Network Communication. Dr. Jürgen Eckerle WS 06/07

Transkript

1 Network Communication Dr. Jürgen Eckerle WS 06/07 1

2 Thread-Programmierung ist wichtig um Nebenläufigkeit bei der Netzwerkprogrammierung zu realisieren Typisches Muster beim Server: Server-Handler. Der Client-Request wird an einen Handler-Thread übergeben, um so rasch wie möglich für weitere Clients zur Verfügung zu stehen. Typisches Muster beim Client: Client-Caller. Der blockierende Server-Aufruf wird an einen Caller-Thread delegiert, um weitere Tätigkeiten ausführen zu können. 2

3 public class Server extends Thread { public Server() { this.start(); public void run() { while (true) { System.out.println("waiting for new task"); try { System.in.read(); catch (IOException e) { e.printstacktrace(); Handler handler = new Handler(); System.out.println("New Handler started"); try { Thread.sleep(1); catch (InterruptedException exc) { exc.printstacktrace(); public static void main(string[] args) { new Server(); 3

4 public class Handler extends Thread { public Handler() { this.start(); public void run() { System.out.println("Doing some work..."); // Hier könnte eine sinnvolle Aufgaben gelöst werden try { Thread.sleep(1000); catch (InterruptedException exc) { exc.printstacktrace(); System.out.println("... done"); 4

5 public class Client { public Client() { Caller caller = new Caller(null); while(caller.returned()==false) { System.out.println("Do some other work..."); try { Thread.sleep(1000); catch (InterruptedException e) { e.printstacktrace(); System.out.println("Continue with result"); Caller caller2 = new Caller(this); System.out.println("Do lots of other work"); public void callback() { System.out.println("Received Result"); public static void main(string[] args) { new Client(); 5

6 public class Caller extends Thread { Client client; private boolean returned = false; public Caller (Client cl) { client = cl; this.start(); public void run() { // Hier könnte ein entfernter Aufruf stehen System.out.println("Press button"); try { System.in.read(); catch (IOException e) { e.printstacktrace(); returned = true; if (client!= null) { client.callback(); public boolean returned() { boolean result = returned; returned = false; try { Thread.sleep(10); catch (InterruptedException e) { e.printstacktrace(); return result; 6

7 TCP/IP verbindungsorientiert (feste Verbindung für die Dauer einer Sitzung) zuverlässig, d.h. gesichert (bei Nachrichtenverlust wird die Nachricht nochmals versandt) und geordnet UDP/IP verbindungslos (Datagramme) unzuverlässig, d.h. Nachrichten können verloren gehen bzw. ungeordnet oder dupliziert eintreffen Multicast- und Broadcast-Nachrichten möglich (IP- Header Typ D) 7

8 Applikationen bzw. Prozesse, die übers Netz miteinander kommunizieren, werden durch ein Paar (IP-Adresse (32 Bit), Portnummer (16 Bit)) adressiert. Portnummern werden vorab fest oder dynamisch während des Verbindungsaufbaus vergeben. Socket realisiert einen Endpunkt einer Kommunikationsverbindung. Aus Sicht des Programmierers stellt dieser einen Mechanismus zur Übertragung von Daten, d.h. entsprechende Kommunikationsprimitive, zur Verfügung. Sockets werden durch die Klassen ServerSocket und Socket des Pakets java.net realisiert (auf der Basis einer TCP/IP-Verbindung). 8

9 Server: Der Aufbau einer Socket-Kommunikation ist asymmetrisch. Erzeuge ein Objekt vom Typ ServerSocket auf einem Server. Die Portnummer wird hierbei als Argument übergeben. Mit dem accept()-aufruf (blockierend) ist der Server bereit für einen vom Client initialisierten Verbindungsaufbau (passiver Socket) Kommt eine Verbindung mit einem Client zustande, so liefert die accept()-methode einen Socket zurück, über den die Kommunikation abgewickelt werden kann. 9

10 // Time Server public class TimeServer { Socket-Kommunikation public static void main (String args[]) throws IOException { int port = 1234; ServerSocket server = new ServerSocket(port); while (true) { System.out.println("Waiting for client..."); Socket client = server.accept(); System.out.println("Client from "+client.getinetaddress()+" connected."); OutputStream out = client.getoutputstream(); Date date = new Date(); byte b[] = date.tostring().getbytes(); out.write(b); 10

11 Client: Mit der Erzeugung eines Objekts vom Typ Socket wird eine Verbindung initiiert, sofern unter der angegebenen Netzadresse ein Server bereit ist (aktiver Socket). Dieser Konstruktoraufruf liefert einen Socket zurück, über den die Kommunikation abgewickelt werden kann. 11

12 // TimeClient public class TimeClient { public static void main (String args[]) throws IOException { Socket server = new Socket("localhost",1234); System.out.println("Connected to "+server.getinetaddress()); InputStream in = server.getinputstream(); byte b[] = new byte[100]; int num = in.read(b); String date = new String(b); System.out.println("Server said: "+date); 12

13 Streams: Das Versenden und Empfangen von Daten ist streambasiert. Streams sind eine Abstraktion für beliebige Datenströme. Für die Eingabe bzw. für den Empfang von Daten steht ein InputStream und für die Ausgabe bzw. für das Versenden ein OutputStream (java.io) zur Verfügung. Bei Sockets werden Objekte der Subklasse FilterInputStream bzw. FilterOutputStream geliefert, die an sich keine weitere Funktionalität bereitstellen. Glücklicherweise lassen sich Streams wie Filter hintereinander schalten und miteinander kombinieren. So kann durch Kaskadierung die gewünschte Funktionalität erreicht werden. 13

14 // TimeClient mit Filtern public class TimeClient { public static void main (String args[]) throws IOException { Socket server = new Socket("localhost",1234); System.out.println("Connected to "+server.getinetaddress()); DataInputStream in = new DataInputStream( new BufferedInputStream(server.getInputStream())); System.out.println("Server said: "+ in.readutf()); 14

15 //ServerSocket mit Filtern public class TimeServer { public static void main (String args[]) throws IOException { int port = 1234; ServerSocket server = new ServerSocket(port); while (true) { System.out.println("Waiting for client..."); Socket client = server.accept(); System.out.println("Client from "+client.getinetaddress()+" connected."); DataOutputStream out = new DataOutputStream( new BufferedOutputStream( client.getoutputstream())); Date date = new Date(); System.out.println(date.toString()); out.writeutf(date.tostring()); out.flush(); 15

16 Multicast ausschliesslich mit Nachrichtentyp D an die Internetadresse gebunden, wobei für die Übertragung von Multicast-Routinginformationen reserviert sind. Anwendungen sind Audio- und Videodaten, ein möglicher Nachrichtenverlust ist nicht gravierend bzw. kann bei Echtzeitübertragung nicht mehr ersetzt werden. Wenn echtes Multicasting vom Netz unterstützt wird, ist die Übertragung an viele Empfänger effizienter als über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung, da ein Rundruf nur einmal über einen Kommunikationsstrang gesendet wird. Time-to-Live-Parameter gibt die Anzahl passierbarer Router (um die Lebensdauer zu begrenzen). 16

17 public class Talker { // Ein Datagramm DatagramPacket datagram; // Ein MulticastSocket aus java.net.* MulticastSocket socket; int port = 6789; // Constructor public Talker () {... public static void main(string args[]) { Talker tk = new Talker(); // Talker 17

18 public Talker () { try { // Socket auf Port 6789 initialisieren InetAddress group = InetAddress.getByName(" "); socket = new MulticastSocket(6789); socket.joingroup(group); // Info auf Console ausgeben System.out.println("*** MulticastTalker: Socket created"); int i = 0; while (true) { // Datagramm senden String msg = new String("Hi,... "+Integer.toString(i)); byte[] buf = msg.getbytes(); datagram = new DatagramPacket(buf, buf.length,group,port); socket.send(datagram); System.out.println("+++ Datagram sent (Text: "+msg+")"); i++; catch (IOException ex) { 18

19 public class Listener { // Datagramm zum Empfangen byte[] buffer = new byte[1000]; DatagramPacket datagram = new DatagramPacket(buffer,buffer.length); MulticastSocket socket; int port = 6789; // Constructor public Listener() {... public static void main(string args[]) { Listener ls = new Listener(); // Listener 19

20 // Constructor public Listener() { try { // Socket auf Port 6789 starten socket = new MulticastSocket(port); System.out.println("*** MulticastListener: Socket created"); // Anmelden bei einer Multicast-Gruppe InetAddress group = InetAddress.getByName(" "); socket.joingroup(group); // Auf Datenpakete warten while (true) { socket.receive(datagram); String msg = new String(datagram.getData()); System.out.println("--- +datagram.getaddress().gethostaddress()+" said: "+msg); catch (IOException ex) { 20