Java работа с tcp

Lesson: All About Sockets

URL s and URLConnection s provide a relatively high-level mechanism for accessing resources on the Internet. Sometimes your programs require lower-level network communication, for example, when you want to write a client-server application.

In client-server applications, the server provides some service, such as processing database queries or sending out current stock prices. The client uses the service provided by the server, either displaying database query results to the user or making stock purchase recommendations to an investor. The communication that occurs between the client and the server must be reliable. That is, no data can be dropped and it must arrive on the client side in the same order in which the server sent it.

TCP provides a reliable, point-to-point communication channel that client-server applications on the Internet use to communicate with each other. To communicate over TCP, a client program and a server program establish a connection to one another. Each program binds a socket to its end of the connection. To communicate, the client and the server each reads from and writes to the socket bound to the connection.

What Is a Socket?

A socket is one end-point of a two-way communication link between two programs running on the network. Socket classes are used to represent the connection between a client program and a server program. The java.net package provides two classes—Socket and ServerSocket—that implement the client side of the connection and the server side of the connection, respectively.

Reading from and Writing to a Socket

This page contains a small example that illustrates how a client program can read from and write to a socket.

Writing a Client/Server Pair

The previous page showed an example of how to write a client program that interacts with an existing server via a Socket object. This page shows you how to write a program that implements the other side of the connection—a server program.

Источник

Основы программирования TCP-сокетов на Java

Клиент-серверная архитектура — наиболее распространенная структура приложений в Интернете. В этой архитектуре клиенты (т.е. персональные компьютеры, устройства Интернета вещей и т. д.) сначала запрашивают ресурсы с сервера. Затем сервер отправляет обратно соответствующие ответы на запросы клиентов. Чтобы это произошло, должен быть какой-то механизм, реализованный как на стороне клиента, так и на стороне сервера, который поддерживает эту сетевую транзакцию. Этот механизм называется коммуникацией посредством сокетов.

Почти каждое приложение, которое полагается на сетевые операции, такие как извлечение данных с удаленных серверов и загрузка файлов на сервер, широко использует сокеты “под капотом”. Несколько примеров таких приложений — браузеры, чат-приложения и одноранговые сетевые приложения.

В этой статье мы более подробно рассмотрим сокеты и простую клиент-серверную реализацию с использованием сокетов в Java.

Примечание: существует два типа сокетов: TCP и UDP. Поскольку большинство сетевых приложений используют TCP, здесь я буду говорить только о TCP-сокетах и их реализации.

Что такое сокет?

Сокет — это программная (логическая) конечная точка, устанавливающая двунаправленную коммуникацию между сервером и одной или несколькими клиентскими программами. Сокет — это нечто “программное”. Другими словами, сокет не существует на физическом уровне. Прикладное программное обеспечение определяет сокет так, чтобы он использовал порты на основном компьютере для его реализации. Это позволяет программистам комфортно работать с низкоуровневыми деталями сетевых коммуникаций, такими как порты, маршрутизация и т. д., внутри прикладного кода.

Как работают сокеты?

TCP-сокет устанавливает связь между клиентом и сервером в несколько этапов.

• Socket() — на сервере создается конечная точка для коммуникации.
• Bind() — сокету присваивается уникальный номер и для него резервируется уникальная комбинации IP-адреса и порта.
• Listen() — после создания сокета сервер ожидает подключения клиента.
• Accept() — сервер получает запрос на подключение от клиентского сокета.
• Connect() — клиент и сервер соединены друг с другом.
• Send()/Recieve() — обмен данными между клиентом и сервером.
• Close() — после обмена данными сервер и клиент разрывают соединение.

На каждой из перечисленных выше стадий коммуникации сокетов “под капотом» происходит много всего сложного. Однако этих знаний вполне достаточно для понимания и демонстрации того, как работает коммуникация посредством TCP-сокетов.

К настоящему времени мы уже достаточно знаем о TCP-сокетах. Давайте теперь посмотрим на них в действии.

Реализация коммуникации посредством TCP-сокетов в Java

Давайте посмотрим, как мы можем реализовать коммуникацию сокетов в Java. Мы сейчас напишем две Java-программы. Одной будет программа, запущенная на сервере, а другой — клиентская программа, которая будет взаимодействовать с сервером.

Реализация серверного сокета

import java.io.DataOutputStream; import java.io.IOException; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; public class SocketServer < public static final int SERVER_PORT = 50001; public static void main (String[] args)< try < ServerSocket server = new ServerSocket(SERVER_PORT); Socket clientConn = server.accept(); DataOutputStream serverOutput = new DataOutputStream(clientConn.getOutputStream()); serverOutput.writeBytes("Java revisited\n"); clientConn.close(); >catch (IOException e) < e.printStackTrace(); >> >

В приведенной выше программе сервер открывает сокет с порта 50001 на серверной машине и ожидает клиента на server.accept() . После подключения клиента создается экземпляр выходного потока. Это может быть использовано для отправки данных с сервера на подключенный клиент. Именно это и делает serverOutput.writeBytes() . После отправки данных соединение с клиентом завершается.

Теперь давайте создадим клиент для взаимодействия с серверным сокетом, созданным выше.

Реализация клиентского сокета

import java.io.BufferedReader; import java.io.InputStream; import java.io.InputStreamReader; import java.net.Socket; public class SocketClient < public static void main(String[] args)< try < Socket clientSocket = new Socket ("localhost",50001); InputStream is = clientSocket.getInputStream(); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); String receivedData = br.readLine(); System.out.println("Received Data: "+receivedData); >catch (Exception e) < e.printStackTrace(); >> >

Показанная выше программа действует как клиент, создавая соединение с серверным сокетом. После подключения клиент получает отправленные сервером данные. Входной поток соединяется с буфером, используя BufferedReader для хранения полученных данных, так как мы не можем быть уверены, что данные будут использоваться сразу же после получения. Затем мы считываем данные из буфера и выводим их в консоль.

Запуск программ

Сначала запустите серверную Java-программу, а затем клиентскую Java-программу (потому что сервер уже должен работать для подключения клиента). Вы увидите Received data: Java Revisited в терминале, где работает клиентская программа. Вот что здесь произошло: серверная программа отправила данные клиенту по запросу, а клиентская программа вывела их на терминал.

В этой статье мы обсудили, что такое сокеты и Java-реализация связи TCP-сокетов.

Источник

Java работа с tcp

Как я уже неоднократно писал, современный мир программирования невозможно себе представить без взаимодействия программ. И в подавляющем большинстве случаев это взаимодействие осуществляется через сеть.
Я е хотел бы глубоко погружаться в область устройства сети, но думаю, что несколько важных понятий все-таки надо проговорить.

Протоколы сетевого взаимодействия

Протокол — это по сути правила обмена информацией, которые описывают каким образом обмениваются информацией взаимодействующие стороны. Если вспомнить достаточно распространенную фразу “дипломатический протокол”, то суть та же — вы в определенных случаях должны говорить фразы из определенного набора слов, фраз и другая сторона делает то же самое. В ИТ-сфере все очень похоже -вы посылаете определенные байты и ждете в ответ определенные байты. Этот обмен и есть протокол. Если он соблюдается обеими сторонами, то они смогут о чем-нибудь договориться.

Если рассматривать полную сетевую модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем), то прикладного программиста на Java затрагивают в основном протоколы Прикладного уровня — HTTP, FTP, SMTP, SNMP и протоколы Транспортного уровня — TCP и UDP. (там еще есть парочка, но они крайне редко встречаются)

В этой статье я хочу поговорить именно о транспортном уровне, а точнее о протоколе TCP — Transmission Control Protocol (Протокол Управления Передачей). Именно этот протокол является основой для очень широкого круга задач — подключения к базам данных, работа через Интернет, web-сервисы. Это очень важный протокол и на мой взгляд, крайне важно знать инструменты, которые позволяют с ним работать. Java имеет вполне зрелый инструментарий для этой работы и мы с ним сейчас будем знакомиться.

Что касается протокола UDP, то он тоже важен и нужен, но в моей практике он встречается реже. Хотя конечно же многое зависит от того, какую задачу вы решаете. Были у меня проекты, где мы работали с UDP достаточно плотно.

Работа с TCP — сокеты

Для прикладного программиста на Java работа с TCP — это работа с сокетами. Сокет — это специальная структура на уровне операционной системы, которая в упрощенном понимании может быть описана следующим образом:
В памяти выделяется структура, которая описывается двумя главными параметрами:

1. IP-адрес — это по сути адрес компьютера в сети. Опять же — это упрощенно, но для первого знакомства вполне подойдет
2. Порт — это число, которое должно быть уникально в рамках указанного компьютера. Только какое-то одно приложение должно владеть этим портом в рамках операционной системы

Можно провести достаточно простую аналогию, где компьютер — это многоквартирный дом, и каждое приложение может занять одну и более квартиру с телефоном. Дом — это IP-адрес, квартира с телефоном — порт.
TCP позволяет передавать данные из одного приложения на одном компьютере в приложение на другом компьютере путем указания пары IP-адрес + порт источника и пары IP-адрес + порт для приемника. Причем эта возможность обеспечивается операционной системой — обычная программа просто использует эту возможность. И java-программа не является исключением.
С точки зрения прикладного программиста все достаточно несложно — надо открыть сокет на своем компьютере и соединить его с сокетом на другом. У вас появится соединение (не физическое конечно,а виртуальное), но тем не менее — по этому соединению можно передавать байты в обе стороны.
Выглядит так, как-будто вы позвонили по телефону и кто-то на другом конце снял трубку. Если такого номера нет — соединения не будет. Точно так же — если на другом компьютере нет приложения, которое заняло указанный порт — вы при попытке соединиться получите ошибку.

Ну что же — давайт епоробуем написать программу, которая создает сокет и сделает запрос на какой-нибудь компьютер в Интернете. Наша программа будет клиентом — она подключается к существующему сокету (например к сайту java-course.ru) и попробует “поговорить” с ним.
Мы пока не говорили о Web-программировании, но для понимания примера нам потребуются некоторые дополнительные сведения.
Во-первых, нам потребуется порт — мы только что говорили об этом. По умолчанию номер порта для приема запросов от браузеров равен “80”.
Во-вторых — сайт java-course.ru имеет совершенно конкретный IP-адрес, который может быть найден с помощью системы DNS — Domain Name System (система доменных имен). В упрощенном варианте это большой список, в котором каждому имени в Интернете соответствует определенный IP-адрес.
Итак, адрес и порт у нас есть — осталось разобраться, что надо послать и что можно принять.
Давайте пока примем как данность, что для того, чтобы получить определенный текст с указанного сайта, нам надо послать определенную строку.
Кому любопытно — может попробовать почитать про протокол HTTP и попробовать разобраться, почему именно такая строка будет передана серверу в качестве запроса.

Сокет — пишем и читаем

Перед тем, как мы начнем смотреть код, скажу несколько слов о классе, который мы будем использовать — а именно о классе Socket. Что, не ожидали ?

Работать с этим классом достаточно просто. При создании вы передаете ему имя хоста и номер порта, с которым хотите соединиться. При таком варианте Java сама ищет нужный IP по DNS, самостоятельно получает порт на локальном компьютере (мы об этом говорили выше — соединение требует двух сокетов и каждый имеет адрес и порт) и делает соединение с указанным хостом.
Если все прошло успешно и соединение установлено, то дальше наступает очередь потоков ввода-вывода. Сокет предоставляет два потока: один на чтение — InputStream, другой на запись — OutputStream.
Вот и все — работа с потоками нам уже знакома. Давайте теперь смотреть код.

Источник