Galileo Computing < openbook > Galileo Computing - Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.
Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Sprachbeschreibung
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Mathematisches
6 Eigene Klassen schreiben
7 Angewandte Objektorientierung
8 Exceptions
9 Generics, innere Klassen
10 Die Klassenbibliothek
11 Threads und nebenläufige Programmierung
12 Datenstrukturen und Algorithmen
13 Raum und Zeit
14 Dateien und Datenströme
15 Die eXtensible Markup Language (XML)
16 Grafische Oberflächen mit Swing
17 Grafikprogrammierung
18 Netzwerkprogrammierung
19 Verteilte Programmierung mit RMI und Web–Services
20 JavaServer Pages und Servlets
21 Applets
22 Midlets und die Java ME
23 Datenbankmanagement mit JDBC
24 Reflection und Annotationen
25 Logging und Monitoring
26 Sicherheitskonzepte
27 Java Native Interface (JNI)
28 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort

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Java ist auch eine Insel (8. Auflage) von Christian Ullenboom
Programmieren mit der Java Standard Edition Version 6
Buch: Java ist auch eine Insel (8. Auflage)

Java ist auch eine Insel (8. Aufl.)
8., aktual. Auflage, geb., mit DVD
1.475 S., 49,90 Euro
Galileo Computing
ISBN 978-3-8362-1371-4
Pfeil 18 Netzwerkprogrammierung
Pfeil 18.1 Grundlegende Begriffe
Pfeil 18.1.1 Internet-Standards und RFC
Pfeil 18.2 URI und URL
Pfeil 18.2.1 URI
Pfeil 18.2.2 Die Klasse URL
Pfeil 18.2.3 Informationen über eine URL
Pfeil 18.2.4 Der Zugriff auf die Daten über die Klasse URL
Pfeil 18.2.5 Verbindungen durch einen Proxy-Server
Pfeil 18.3 Die Klasse URLConnection
Pfeil 18.3.1 Methoden und Anwendung von URLConnection
Pfeil 18.3.2 Protokoll- und Content-Handler
Pfeil 18.3.3 Im Detail: vom URL zur URLConnection
Pfeil 18.3.4 Der Protokoll-Handler für Jar-Dateien
Pfeil 18.3.5 Basic Authentication/Proxy-Authentifizierung
Pfeil 18.4 Mit GET und POST Daten übergeben
Pfeil 18.4.1 Kodieren der Parameter für Serverprogramme
Pfeil 18.4.2 Eine Suchmaschine ansprechen
Pfeil 18.5 Host- und IP-Adressen
Pfeil 18.5.1 Lebt der Rechner?
Pfeil 18.5.2 IP-Adresse des lokalen Hosts
Pfeil 18.5.3 Das Netz ist Klasse …
Pfeil 18.6 NetworkInterface
Pfeil 18.7 Mit dem Socket zum Server
Pfeil 18.7.1 Das Netzwerk ist der Computer
Pfeil 18.7.2 Sockets
Pfeil 18.7.3 Eine Verbindung zum Server aufbauen
Pfeil 18.7.4 Server unter Spannung: die Ströme
Pfeil 18.7.5 Die Verbindung wieder abbauen
Pfeil 18.7.6 Informationen über den Socket
Pfeil 18.7.7 Reine Verbindungsdaten über SocketAddress
Pfeil 18.8 Client-Server-Kommunikation
Pfeil 18.8.1 Warten auf Verbindungen
Pfeil 18.8.2 Ein Multiplikationsserver
Pfeil 18.8.3 Blockierendes Lesen
Pfeil 18.8.4 Von außen erreichbar sein
Pfeil 18.9 Apache Jakarta Commons HttpClient und Net
Pfeil 18.9.1 Jakarta Commons HttpClient
Pfeil 18.9.2 Jakarta Commons Net
Pfeil 18.10 Arbeitsweise eines Webservers
Pfeil 18.10.1 Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
Pfeil 18.10.2 Anfragen an den Server
Pfeil 18.10.3 Die Antworten vom Server
Pfeil 18.10.4 Webserver mit com.sun.net.httpserver.HttpServer
Pfeil 18.11 Datagram-Sockets
Pfeil 18.11.1 Die Klasse DatagramSocket
Pfeil 18.11.2 Datagramme und die Klasse DatagramPacket
Pfeil 18.11.3 Auf ein hereinkommendes Paket warten
Pfeil 18.11.4 Ein Paket zum Senden vorbereiten
Pfeil 18.11.5 Methoden der Klasse DatagramPacket
Pfeil 18.11.6 Das Paket senden
Pfeil 18.12 E-Mail
Pfeil 18.12.1 Wie eine E-Mail um die Welt geht
Pfeil 18.12.2 Das Simple Mail Transfer Protocol und RFC 822
Pfeil 18.12.3 POP (Post Office Protocol)
Pfeil 18.12.4 Die JavaMail API
Pfeil 18.12.5 E-Mails mittels POP3 abrufen
Pfeil 18.12.6 E-Mails versenden
Pfeil 18.12.7 Ereignisse und Suchen
Pfeil 18.13 Tiefer liegende Netzwerkeigenschaften
Pfeil 18.13.1 Internet Control Message Protocol (ICMP)
Pfeil 18.13.2 MAC-Adresse
Pfeil 18.14 Zum Weiterlesen


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18.7 Mit dem Socket zum Server Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die URL-Verbindungen sind schon High-Level-Verbindungen, und wir müssen uns nicht erst um Übertragungsprotokolle wie HTTP oder – noch tiefer – TCP/IP kümmern. Aber alle höheren Verbindungen bauen auf Sockets auf, und auch die Verbindung zu einem Rechner über eine URL ist mit Sockets realisiert. Beschäftigen wir uns also nun etwas mit dem Hintergrund.


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18.7.1 Das Netzwerk ist der Computer Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Rechner, die im Internet verbunden sind, kommunizieren über Protokolle, wobei TCP/IP das wichtigste geworden ist. Die Entwicklung von TCP/IP reicht in die 1980er Jahre zurück. Die ARPA (Advanced Research Projects Agency) gab der Universität von Berkeley (Kalifornien) den Auftrag, unter Unix das TCP/IP-Protokoll zu implementieren, um dort im Netzwerk zu kommunizieren. [Dass das Internet nur entwickelt wurde, um bei Rechnerausfällen infolge kriegerischer Aktivitäten Kommunikation weiter zu ermöglichen, trifft nicht zu. Larry Roberts bemerkt dazu, dass die Entwickler dem Ministerium die Vorteile des Internets mit diesem Argument verkauften, um mehr Forschungsgelder zu bekommen.] Was sich die Kalifornier ausgedacht hatten, fand auch in der Berkeley Software Distribution (BSD), einer Unix-Variante, Verwendung: die Berkeley-Sockets. Mittlerweile hat sich das Berkeley-Socket-Interface über alle Betriebssystemgrenzen hinweg verbreitet und ist der De-facto-Standard für TCP/IP-Kommunikation, so auch unter Windows.


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18.7.2 Sockets Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Ein Socket dient zur Abstraktion und ist ein Verbindungspunkt in einem TCP/IP-Netzwerk. Werden mehrere Computer verbunden, so implementiert jeder Rechner einen Socket: Derjenige, der die Verbindung initiiert und Daten sendet, einen Client-Socket und derjenige, der auf eingehende Verbindungen horcht, einen Server-Socket. Es lässt sich in der Realität nicht immer ganz trennen, wer Client und wer Server ist, da Server zum Datenaustausch ebenfalls Verbindungen aufbauen können. Doch für den Betrachter von außen ist der Server der Wartende und der Client derjenige, der die Verbindung initiiert.

Serveradresse und Port

Damit der Empfänger den Sender auch hören kann, muss Letzterer durch eine eindeutige Adresse als Server ausgemacht werden. Er bekommt also eine IP-Adresse im Netz und eine ebenso eindeutige Port-Adresse. Der Port ist so etwas wie eine Zimmernummer im Hotel. Die Adresse bleibt dieselbe, aber in jedem Zimmer sitzt jemand und erledigt seine Aufgaben. Jeder Dienst (Service), den ein Server zur Verfügung stellt, läuft auf einem anderen Port. Eine Port-Nummer ist eine Ganzzahl und in die Gruppen »System« und »Benutzer« eingeteilt. Die so genannten Well-known System Ports (auch Contact Ports genannt) liegen im Bereich von 0 bis 1023. Die User-Ports umfassen den restlichen Bereich von 1024 bis 65535. Wichtige Port-Nummern sind zum Beispiel 80 für Webserver und 20 für FTP.

Stream-Sockets/Datagram-Sockets

Ein Stream-Socket baut eine feste Verbindung zu einem Rechner auf. Das Besondere daran: Die Verbindung bleibt für die Dauer der Übertragung bestehen. Dies ist bei der anderen Form der Sockets, den Datagram-Sockets, nicht der Fall. Wir behandeln die Stream-Sockets zuerst.


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18.7.3 Eine Verbindung zum Server aufbauen Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Um Daten von einer Stelle zur anderen zu schicken, muss zunächst eine Verbindung zum Server bestehen. Dieser wiederum beantwortet die eingehenden Fragen. Mit den Netzwerkklassen unter Java lassen sich sowohl client- als auch serverbasierte Programme schreiben. Da die Clientseite noch einfacher als die Serverseite ist – in Java ist Netzwerkprogrammierung ein Genuss –, beginnen wir mit dem Client. Dieser muss mit einem horchenden Server verbunden werden – eine Verbindung, die durch die java.net.Socket-Klasse aufgebaut wird.


Beispiel Baue Verbindung zu einem Rechner auf Port 80 auf, der »die.weite.welt« heißt.

Socket socket = new Socket( "die.weite.welt", 80 );

Der erste Parameter des Konstruktors erwartet den Namen des Servers (Host-Adresse), mit dem wir uns verbinden wollen. Der zweite Parameter steht für den Port.


Hinweis Verbinden wir ein Applet mit dem Server, von dem es geladen wurde, würden wir mit getCodeBase().getHost() arbeiten, etwa so:

Socket socket = new Socket( getCodeBase().getHost(), 7 );

Es gibt noch eine andere Möglichkeit, einen Socket zu initialisieren – über die Klasse InetAddress:

Socket secondSocket = new Socket( server.getInetAddress(), 1234 );

Alternativ ermittelt die Funktion InetAddress.getByName(String) die InetAddress eines Hosts. Ist der Server nicht erreichbar, so löst das System bei allen Socket-Konstruktionsversuchen eine UnknownHostException aus; dabei handelt es sich um eine Unterklasse von IOException, sodass grundsätzlich ein Auffangen/Weiterleiten einer IOException ausreicht.


class java.net.Socket

  • Socket( String host, int port ) throws IOException
    Erzeugt einen Stream-Socket und verbindet ihn mit der Port-Nummer am angegebenen Host.
  • Socket( InetAddress address, int port ) throws IOException
    Erzeugt einen Stream-Socket und verbindet ihn mit der Port-Nummer am Host mit der angegebenen IP-Nummer.
  • Socket( String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort ) throws IOException Erzeugt einen Socket für den Host host am Port port und bindet ihn an die lokale Adresse localAddr und an den lokalen Port localPort.
  • Socket( InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort ) throws IOException Erzeugt einen Socket für den durch address gegebenen Host am Port port und bindet ihn an die lokale Adresse localAddr und an den lokalen Port localPort.
  • Socket() throws IOException
    Erzeugt einen nicht verbundenen Socket über die Standard-SocketImpl.
  • protected Socket( SocketImpl impl ) throws IOException
    Erzeugt einen unverbundenen Socket mit einer benutzerdefinierten SocketImpl. Nützlich für Unterklassen mit angepassten Verbindungen, die etwa den Datenstrom verschlüsseln oder komprimieren.

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18.7.4 Server unter Spannung: die Ströme Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Besteht erst einmal die Verbindung, so wird mit den Daten vom Server genauso verfahren wie mit den Daten aus einer Datei. Die Socket-Klasse liefert uns mit getInputStream() und getOutputStream() Kommunikationsströme, mit denen wir Daten vom Server lesen und Daten zum Server schreiben können. Oft werden die Ströme aufgewertet, etwa zu einem BufferedReader oder Scanner zum Lesen oder zu einem DataOutputStream oder PrintWriter zum Schreiben. Wir kennen das Aufwertungsprinzip schon von den URL-Verbindungen und von der Dateieingabe/-ausgabe.


class java.net.Socket

  • InputStream getInputStream() throws IOException
    Liefert den Eingabestrom für den Socket.
  • OutputStream getOutputStream() throws IOException
    Liefert den Ausgabestrom für den Socket.

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18.7.5 Die Verbindung wieder abbauen Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Methode close() leitet das Ende einer Verbindung ein und gibt dem Betriebssystem die reservierten Handles zurück. Ohne Freigabe könnte das Betriebssystem unter Umständen nach einer gewissen Zeit keine Handles mehr zurückgeben, und eine Fortsetzung der Arbeit wäre nicht möglich. Dies geht so weit, dass auch der Browser keine HTML-Seite mehr vom Server bekommt. Kommt es jedoch vor, dass sich zwar einige Verbindungen aufbauen lassen, danach aber Schluss ist, sollte diese Lücke untersucht werden.


class java.net.Socket

  • void close() throws IOException
    Schließt den Socket.

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18.7.6 Informationen über den Socket Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Wie beim URL-Objekt lässt auch die Klasse Socket keine grundsätzlich wichtigen Änderungen zu. Port-Adresse wie auch das Ziel müssen beim Erzeugen bekannt sein, doch lassen sich wie bei einer URL Informationen über das Socket-Objekt einholen.


class java.net.Socket

  • InetAddress getInetAddress()
    Liefert die Adresse, mit der der Socket verbunden ist.
  • InetAddress getLocalAddress()
    Liefert die lokale Adresse, an die der Socket gebunden ist.
  • int getPort()
    Gibt den Remote-Port zurück, mit dem der Socket verbunden ist.
  • int getLocalPort()
    Gibt den lokalen Port des Sockets zurück.

Weitere Methoden kommen noch hinzu, die allerdings an einem Beispiel demonstriert werden sollen:

Listing 18.11 com/tutego/insel/net/SocketProperties.java. main()

Socket s = new Socket( "www.tutego.com", 80 ); 
out.println( s.getKeepAlive() );           // false 
out.println( s.getLocalAddress() );        // /192.168.2.138 
out.println( s.getLocalPort() );           // 1456 
out.println( s.getLocalSocketAddress() );  // /192.168.2.138:1202 
out.println( s.getOOBInline() );           // false 
out.println( s.getPort() );                // 80 
out.println( s.getRemoteSocketAddress() ); // www.tutego.com/82.96.100.30:80 
out.println( s.getReuseAddress() );        // false 
out.println( s.getReceiveBufferSize() );   // 8192 
out.println( s.getSendBufferSize() );      // 8192 
out.println( s.getSoLinger() );            // –1 
out.println( s.getTcpNoDelay() );          // false 
out.println( s.getTrafficClass() );        // 0

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18.7.7 Reine Verbindungsdaten über SocketAddress topZur vorigen Überschrift

Die Socket-Klasse bietet neben der Beschreibung der Verbindungsparameter auch Methoden zum Aufbau der Verbindung und zum Erfragen und Setzen von Metadaten. Sind nur die Verbindungsdaten Adresse und Port nötig, so lassen sich diese auch durch InetSocketAddress-Objekte beschreiben. Alle InetSocketAddress-Objekte sind von der Klasse SocketAddress abgeleitet, wofür es bisher nur InetSocketAddress als Unterklasse gibt. Für den Aufbau von InetSocketAddress-Objekten stehen drei Konstruktoren bereit:


class java.net.InetSocketAddress 
extends SocketAddress

  • InetSocketAddress( String hostname, int port )
  • InetSocketAddress( InetAddress addr, int port )
  • InetSocketAddress( int port )

Natürlich stellt sich die Frage, warum ein Programm InetSocketAddress-Objekte nutzen sollte, wenn doch auch Socket-Objekte alle Verbindungsdaten enthalten. Ein Grund ist, dass Objekte vom Typ InetSocketAddress serialisierbar sind, und ein anderer, dass über SocketAddress-Objekte bei einer gewünschten Verbindung leicht ein Timeout gesetzt werden kann.


Beispiel Versuche, eine Verbindung zu einem Rechner aufzubauen. Wenn nach 100 Milli-sekunden kein Kontakt zustande kommt, folgt eine SocketTimeoutException:

SocketAddress addr = new InetSocketAddress( host, port ); 
Socket socket = new Socket(); 
socket.connect( addr, 100 );


class java.net.Socket

  • void connect( SocketAddress endpoint, int timeout ) throws IOException
    Baue eine Socket-Verbindung auf. Die Verbindungsparameter kommen aus dem SocketAddress-Objekt.
  • void connect( SocketAddress endpoint, int timeout ) throws IOException
    Baue eine Socket-Verbindung auf. Wenn nach timeout Millisekunden keine Verbindung möglich ist, erfolgt eine SocketTimeoutException.


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