Programmieren II. Timer. Vorlesung 11. Handout S. 1. Martin Schultheiß. Hochschule Darmstadt Sommersemester Timer. Sockets.

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1 Programmieren II Martin Schultheiß Hochschule Darmstadt Sommersemester / 26 Timer Sockets SMTP-Client 2 / 26 Timer Mit einem Timer können bestimmte Aktionen periodisch wiederkehrend durchgeführt werden. Die Aktionen werden dabei als TimerTask implementiert. TimerTask implementiert die Schnittstelle Runnable, ist aber im Gegensatz zu dieser kein Interface! 3 / 26 Handout S. 1

2 Klasse Timer Die Klasse Timer verfügt über folgende Funktionen: cancel() beendet den Timer und alle noch ausstehenden TimerTasks. schedule(timertask task, Date time) führt eine Aktion zur angegebenen Uhrzeit aus. schedule(timertask task, Date firsttime, long period) führt eine Aktion zur angegebenen Uhrzeit und dann jeweils nach period ms aus. scheduleatfixedrate(timertask task, Date firsttime, long period) führt eine Aktion zur angegebenen Uhrzeit und dann jeweils alle period ms aus. 4 / 26 Klasse Timer Der Unterschied zwischen den letzten beiden Funktionen besteht darin, dass bei schedule der Abstand zwischen zwei Ausführungen, bei scheduleatfixedrate die Ausführungsrate (pro Zeiteinheit) möglichst konstant ist. Anstelle des Date-Objektes kann jeweils auch ein long-wert mit der Verzögerung bis zur ersten Ausführung angegeben werden. 5 / 26 Klasse TimerTask Die Klasse TimerTask beinhaltet folgende Methoden: cancel() beendet den TimerTask. run() abstrakte Methode, geerbt von Runnable. Muss überschrieben werden, um die gewünschte Aktion zu implementieren. long scheduledexecutiontime() gibt die geplante nächste Ausführungszeit an. 6 / 26 Handout S. 2

3 Timer-Beispiel Im folgenden Beispiel soll jede Sekunde die aktuelle Uhrzeit auf der Konsole ausgegeben werden. Nach 10 Sekunden soll die Ausgabe beendet werden. 7 / 26 Timer-Beispiel p u b l i c c l a s s SecondTimerTask extends TimerTask { DateFormat format = DateFormat. gettimeinstance ( ) ; p u b l i c void run ( ) { System. out. p r i n t l n ( format. format ( new Date ( ) ) ) ; 8 / 26 Timer-Beispiel p u b l i c c l a s s TimerTest { p u b l i c s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { Timer timer = new Timer ( ) ; timer. scheduleatfixedrate ( new SecondTimerTask ( ), 0, ) ; Thread. s l e e p ( ) ; catch ( Exception ex ) { timer. c a n c e l ( ) ; 9 / 26 Handout S. 3

4 Sockets Über einen Socket kann eine Anwendung die Implementierung des Netzwerkprotokolls des darunter liegenden Betriebssystems ansprechen. Hierbei unterscheidet man Datagram Sockets zum verbindungslosen Austausch einzelner Nachrichten (Telegramme), i. A. über UDP Stream Socket zum Austausch von Zeichen bzw. Bytes in einem bidirektionalen Datenstrom. Diese Vorlesung beschränkt sich auf die Stream Sockets. 10 / 26 Grundsätzlicher Ablauf Auf einem Host läuft ein Serverprozess, der an einem bestimmten Port lauscht. Ein Client fordert nun eine Verbindung zu diesem Port auf dem Host an, hierfür wird auf dem Client-Host ein Port für die Verbindung geöffnet. Der Server akzeptiert die Verbindungsanfrage und legt einen neuen Socket an, der mit dem Port des Clients verbunden ist. 11 / 26 Beispiel: EchoServer Nun folgt ein Beispiel für einen Server, der alle gelesenen Daten mit einem Echo beantwortet. import java. i o. * ; import java. net. * ; p u b l i c c l a s s EchoServer { p u b l i c s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { ServerSocket echoserver ; Socket c l i e n t S o c k e t ; S t r i n g l i n e ; echoserver = new S e r v e r S o c k e t ( ) ; 12 / 26 Handout S. 4

5 Beispiel: EchoServer (Forts.) w h i l e ( t r u e ) { c l i e n t S o c k e t = echoserver. accept ( ) ; BufferedReader i n = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( c l i e n t S o c k e t. getinputstream ( ) ) ) ; PrintWriter os = new PrintWriter ( c l i e n t S o c k e t. getoutputstream ( ) ) ; w h i l e ( ( l i n e=i n. readline ( ) )!= n u l l ) { os. p r i n t l n ( l i n e ) ; os. f l u s h ( ) ; catch ( IOException e ) { 13 / 26 Analyse Mit new ServerSocket(9999) wird ein Socket geöffnet, der auf Port 9999 lauscht. Die Zeile echoserver.accept() wartet darauf, dass sich ein Client verbindet und liefert dann einen Socket zurück. Die Kommunikation mit dem Client-Socket erfolgt dann über Streams: clientsocket.getinputstream() clientsocket.getoutputstream() 14 / 26 Beispiel: EchoClient Nun folgt das entsprechende Gegenstück, der Client: import java. i o. * ; import java. net. * ; p u b l i c c l a s s EchoClient { p u b l i c s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { Socket c l i e n t = new Socket ( " l o c a l h o s t ", ) ; System. out. p r i n t l n ( " Verbindung " ) ; BufferedReader in = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( c l i e n t. getinputstream ( ) ) ) ; PrintWriter out = new PrintWriter ( c l i e n t. getoutputstream ( ) ) ; 15 / 26 Handout S. 5

6 Beispiel: EchoClient (Forts.) out. p r i n t l n ( " Hallo " ) ; out. f l u s h ( ) ; System. out. p r i n t l n ( i n. readline ( ) ) ; out. p r i n t l n ( "Echo" ) ; out. f l u s h ( ) ; System. out. p r i n t l n ( i n. readline ( ) ) ; c l i e n t. c l o s e ( ) ; catch ( UnknownHostException e ) { catch ( IOException e ) { 16 / 26 Beispiel: SMTP-Client Im Folgenden soll ein (einfacher!) SMTP-Client implementiert werden. Dabei besteht ein SMTP-Dialog zum Verschicken einer Mail über einen SMTP-Server aus einer Reihe von im Protokoll festgelegten Befehlen. Diese Befehlsreihenfolge wird im Beispiel über eine Zustandsmaschine (State Machine) gelöst, unter Verwendung des Entwurfsmuster State Pattern: Jeder Schritt der Kommunikation wird über eine einzelne Klasse gelöst, wobei im Fall erfolgreicher Kommunikation zum nächsten Schritt, ansonsten zum Fehlerfall weitergeleitet wird. 17 / 26 Implementierung p u b l i c c l a s s Smtp { p r i v a t e S t r i n g host ; p r i v a t e S t r i n g from ; p r i v a t e S t r i n g to ; p r i v a t e S t r i n g s u b j e c t ; p r i v a t e S t r i n g body ; p r i v a t e Socket sock ; p r i v a t e i n t s t a t u s ; p r i v a t e S t r i n g r e s p o n s e ; p r i v a t e SmtpState s t a t e ; p u b l i c Smtp( S t r i n g host ) { t h i s. host = host ; 18 / 26 Handout S. 6

7 p u b l i c void send ( S t r i n g from, S t r i n g to, S t r i n g s u b j e c t, S t r i n g body ) { t h i s. from = from ; t h i s. to = to ; t h i s. s u b j e c t = s u b j e c t ; t h i s. body = body ; s e t S t a t e ( new ConnectState ( ) ) ; w h i l e ( g e t S t a t e ()!= n u l l ) { i f ( g e t S t a t e ( ) i n s t a n c e o f E r r o r S t a t e ) { System. e r r. p r i n t l n ( " Error : "+r e s p o n s e ) ; break ; g e t S t a t e ( ). o p e r a t e ( ) ; System. out. format ( " Status : %d ; Text : %s \n\n", status, response ) ; 19 / 26 p u b l i c SmtpState g e t S t a t e ( ) { r e t u r n s t a t e ; p u b l i c void s e t S t a t e ( SmtpState s t a t e ) { t h i s. s t a t e = s t a t e ; a b s t r a c t c l a s s SmtpState { p u b l i c void send ( S t r i n g s ) { sock. getoutputstream ( ). w r i t e ( s. getbytes ( ) ) ; catch ( IOException e ) { 20 / 26 p u b l i c S t r i n g read ( ) { S t r i n g B u f f e r buf = new S t r i n g B u f f e r ( ) ; BufferedReader in = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( sock. getinputstream ( ) ) ) ; S t r i n g l i n e ; w h i l e ( ( l i n e=i n. readline ( ) )!= n u l l ) { s t a t u s = I n t e g e r. valueof ( l i n e. s u b s t r i n g ( 0, 3 ) ) ; buf. append ( l i n e. s u b s t r i n g ( 4 ) ) ; i f ( l i n e. charat (3)!= ' - ' ) break ; buf. append ( ' \n ' ) ; r e s p o n s e = buf. t o S t r i n g ( ) ; catch ( IOException e ) { r e t u r n buf. t o S t r i n g ( ) ; p u b l i c a b s t r a c t void o p e r a t e ( ) ; 21 / 26 Handout S. 7

8 c l a s s ErrorState extends SmtpState { s e t S t a t e ( n u l l ) ; c l a s s ConnectState extends SmtpState { sock = new Socket ( host, 1 5 ) ; s e t S t a t e ( s t a t u s <300? new EhloState ( ) : new E r r o r S t a t e ( ) ) ; catch ( UnknownHostException e ) { s e t S t a t e ( new E r r o r S t a t e ( ) ) ; catch ( IOException e ) { s e t S t a t e ( new E r r o r S t a t e ( ) ) ; 22 / 26 c l a s s EhloState extends SmtpState { send ( "EHLO mail. mashcos. com\ r \n" ) ; s e t S t a t e ( s t a t u s <300? new FromState ( ) : new E r r o r S t a t e ( ) ) ; c l a s s FromState extends SmtpState { send ( "MAIL FROM: " + from + "\ r \n" ) ; s e t S t a t e ( s t a t u s <300? new RcptToState ( ) : new E r r o r S t a t e ( ) ) ; 23 / 26 c l a s s RcptToState extends SmtpState { send ( "RCPT TO: " + to + "\ r \n" ) ; s e t S t a t e ( s t a t u s <300? new DataState ( ) : new E r r o r S t a t e ( ) ) ; c l a s s DataState extends SmtpState { send ( "DATA\ r \n" ) ; s e t S t a t e ( s t a t u s <400? new SendPayloadState ( ) : new E r r o r S t a t e ( ) ) ; 24 / 26 Handout S. 8

9 c l a s s SendPayloadState extends SmtpState { send ( S t r i n g. format ( "From : %s \ r \n"+ "To : %s \ r \ nsubject : %s \ r \n"+ "\ r \n"+ "%s \ r \n. \ r \n", from, to, s u b j e c t, body ) ) ; s e t S t a t e ( s t a t u s <300? new C l o s e S t a t e ( ) : new E r r o r S t a t e ( ) ) ; 25 / 26 c l a s s CloseState extends SmtpState { sock. c l o s e ( ) ; catch ( IOException e ) { s e t S t a t e ( n u l l ) ; 26 / 26 Handout S. 9

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