Bài giảng lập trình ứng dụng mạng bài 2 GV võ tấn dũng

Lớp này được sử dụng bởi hầu hết các lớp mạng, bao gồm Socket, ServerSocket, URL, DatagramSocket, DatagramPacket,… „ Nó bao gồm hai trường thông tin: hostName một đối tượng kiểu String

KHÁI NIỆM SOCKET

„ Socket là một phương pháp để thiết lập kết nối truyền thông giữa một chương trình yêu cầu dịch vụ (client)

và một chương trình cung cấp dịch vụ (server) trên

mạng LAN, WAN hay Internet.

„ Trước khi yêu cầu dịch vụ từ máy chủ thì máy khách

phải kết nối đến máy chủ Quá trình kết nối này được

Java thực hiện thông quá một cơ chế trừu tượng

hóa gọi là Socket

„ Việc kết nối thông qua Socket cần hai thông tin chủ

yếu đó là địa chỉ của máy cần kết nối và số hiệu

cổng của chương trình dịch vụ.

Lớp InetAddress

„ Lớp InetAddress được sử dụng để biểu diễn các địa

chỉ IP trong một ứng dụng mạng Lớp này được sử

dụng bởi hầu hết các lớp mạng, bao gồm Socket,

ServerSocket, URL, DatagramSocket,

DatagramPacket,…

„ Nó bao gồm hai trường thông tin: hostName (một đối

tượng kiểu String) và address (một số kiểu int) Các

trường này không phải là trường public, vì thế ta

không thể truy xất chúng trực tiếp.

Lớp InetAddress

„ Lớp InetAddress không có các constructor cho lớp

InetAddress Tuy nhiên, có ba phương thức tĩnh trả về

các đối tượng InetAddress:

– public static InetAddress InetAddress.getByName(String

hostname) – public static InetAddress[] InetAddress.getAllByName(String

hostname) – public static InetAddress InetAddress.getLocalHost()

„ Tất cả các phương thức này đều thực hiện kết nối tới

server DNS cục bộ để biết được các thông tin trong

đối tượng InetAddress.

Lớp InetAddress

„ Ví dụ: Phương thức getByName này nhận tên của

hostname làm tham số và trả về đối tượng kiểu

Lớp InetAddress

„ Ví dụ 1:Viết chương trình nhận hostname từ đối dòng lệnh và in ra địa chỉ IP

tương ứng với hostname đó

import java.net.*;

public class TimDCIP

{ public static void main(String[] args)

return;

} }

}

Lớp InetAddress

Có thể đọc các trường của InetAddress bằng cách gọi

phương thức getHostname và getAddress():

„ public String getHostName() : Phương thức này trả

về một chuỗi biểu diễn hostname của một đối tượng

InetAddress Nếu máy không có hostname, thì nó sẽ

trả về địa chỉ IP của máy này dưới dạng một xâu ký tự.

„ public byte[ ] getAddress() : Nếu bạn muốn biết địa

chỉ IP của một máy, phương thức getAddress() trả về

một địa chỉ IP dưới dạng một mảng các byte

Lớp InetAddress

„ Ví dụ: Viết chương trình nhập một hostName từ đối dòng lệnh và in ra dòng thông báo

cho biết địa chỉ IP tương ứng với địa chỉ IP đó thuộc lớp nào.

import java.net.*;

public class PhanLoaiDCIP

{ public static void main(String[] args)

{try{ if(args.length!=1) {System.out.println("Cach su dung: java TimDCIP <Hostname>");}

InetAddress host = InetAddress.getByName(args[0]);

String hostName = host.getHostName();

System.out.println("Host name:"+hostName);

System.out.println("Dia chi IP:"+host.getHostAddress());

byte[] b=host.getAddress();

int i=b[0]>=0?b[0]:256+b[0];

if((i>=1)&(i<=126)) System.out.println(host+" thuoc dia chi lop A");

if((i<=191)&(i>=128)) System.out.println(host+" thuoc dia chi lop B");

if((i<=223)&(i>=192)) System.out.println(host+" thuoc dia chi lop C");

} catch(UnknownHostException e) { System.out.println("Khong tim thay dia chi");

return;

}

Ví dụ: http://www.abc.com:80/xyz/index.html

Lớp URL

„ Đối tượng URL có các constructor sau:

– public URL(String url)

throws MalformedURLException

Lớp URL

„ public URL(String url) throws MalformedURLException

„ Đây là constructor đơn giản nhất; tham số của nó chỉ là một URL ở dạng chuỗi

Lớp URL

throws MalformedURLException

„ Đối số truyền vào gồm 3 chuỗi tương ứng với: giao

thức, hostname và đường dẫn đến tài nguyên Không

có đối số port (có nghĩa là dùng cổng mặc định).

URL u1= new URL(“http://www.macfaq.com/index.html”);

URL u2 = new URL(u1,”vendor.html”);

„ Tên file sẽ được loại khỏi đường dẫn của u1, và tên file mới

vendor.html được gán vào để tạo lên u2 Constructor này đặc biệt hữu

ích khi bạn muốn duyệt qua một danh sách các file mà tất cả cùng nằm trong một thư mục

Một số phương thức khác của lớp URL

„ public final Object getContent(): throws IOException lấy về nội dung mà kết nối theo địa chỉ URL có được.

„ String getFile(): lấy về thành phần tên tập tin hay tài liệu nằm trong chuỗi địa chỉ URL.

„ String getHost(): lấy tên máy chủ, thường là thành phần thứ hai

trong chuỗi URL.

„ String getProtocol(): lấy về tên giao thức, là thành phần thứ hai

trong chuỗi URL.

„ String getPort(): lấy về số hiệu cổng.

„ String getRef(): lấy về nội dung tham khảo thêm trong chuỗi URL (nằm sau dấu # trong một URI)

Ví dụ về lớp URL

„ Ví dụ: đoạn mã sau đây dùng để lấy về nội dung trang web index.html từ máy chủ có địa chỉ java.sun.com

try{ //mở kết nối đến trang web theo định vị URL

URL o=new URL(http://java.sun.com/index.html);

//tạo luồng nhập để đọc nội dung trang web trả về từ máy chủBufferedReader inStream=new BufferedReader(new

InputStreamReader(o.openStream()));

//in nội dung trang web index.html ra màn hìnhString line;

while((line=in.readLine())!=null){

System.out.println(line);

}}catch (Exception e)

{ //quá trình mở và kết nối đến trang web bị lỗi

System.out.println(e);

Các lớp Socket

PHẦN 2

„ Chú ý: Lập trình Socket truyền dữ liệu sẽ liên quan

đến hai giao thức ở tầng Transport (trong mô hình

tham chiếu 7 tầng OSI), đó là giao thức truyền tin cậy

TCP và truyền không tin cậy UDP.

Socket class cho Client

„ Lớp Socket dùng tạo kết nối từ máy khách đến máy chủ

thường được khởi dựng bằng các phương thức sau:

„ public Socket(String host, int port) throws

UnknownHostException, IOException

Hàm này tạo một socket TCP với host và cổng xác định, và thực hiện

liên kết với host ở xa.

„ public Socket(InetAddress host, int port)throws IOException

Tương tự như constructor trước, constructor này tạo một socket TCP

với thông tin là địa chỉ của một host được xác định bởi một đối tượng

InetAddres và số hiệu cổng port, sau đó nó thực hiện kết nối tới host

Nó đưa ra ngoại lệ IOException nhưng không đưa ra ngoại lệ

UnknownHostException Constructor đưa ra ngoại lệ trong trường hợp

không kết nối được tới host.

Socket class cho Client

UnknownHostException

Constructor này tạo ra một socket với thông tin là địa chỉ IP được biểu

diễn bởi một đối tượng String và một số hiệu cổng và thực hiện kết nối tới host đó Socket kết nối tới host ở xa thông qua một giao tiếp mạng

và số hiệu cổng cục bộ được xác định bởi hai tham số sau Nếu

localPort bằng 0 thì Java sẽ lựa chọn một cổng ngẫu nhiên có sẵn nằm trong khoảng từ 1024 đến 65535.

UnknownHostException

Constructor chỉ khác constructor trên ở chỗ địa chỉ của host lúc này

được biểu diễn bởi một đối tượng InetAddress.

Socket class cho Client

Một số phương thức hỗ trợ cho lớp Socket:

„ InputStream getInputStream() throws IOException :

lấy về luồng nhập để máy khách có thể đọc dữ liệu trả về từ máy chủ.

„ OutputStream getOutputStream() throws

IOException : lấy về luồng xuất để máy khách có thể ghi dữ liệu

gửi đến máy chủ.

„ InetAddress getInetAddress() : lấy địa chỉ kết nối socket của máy chủ.

„ int getPort() : lấy về số cổng dùng kết nối của máy chủ.

„ synchronized void close() throws IOException : cắt

đứt kết nối với máy chủ

Các VD về Socket cho Client

với host và cổng xác định, và thực hiện liên kết với host ở xa

Các VD về Socket cho Client

Ví dụ: Viết chương trình để kiểm tra trên 1024 cổng đầu tiên những cổng nào đang có server hoạt động

import java.net.*; import java.io.*;

try{

Socket s=new Socket(host,i);

System.out.println("Co mot server dang hoat dong tren cong:"+i);

} catch(UnknownHostException e){

System.err.println(e);

} catch(IOException e){

System.err.println(e);

}

Các VD về Socket cho Client

Ví dụ: đoạn mã sau sẽ thực hiện kết nối với máy chủ có địa

chỉ “my.testing.server” và mở ra hai luồng xuất nhập để đọc

và gửi thông tin đến máy chủ theo số cổng 1234.

try{

Socket me=new Socket(“my.testing.server”,1234);

//luồng nhập để đọc thông tin trả về từ máy chủ kết nối

DataInputStream in = new

DataInputStream(me.getInputStream());

//luồng xuất để ghi thông tin gửi đến máy chủ

DataOutputStream out = new

DataOutputStream(me.getOutputStream());

}catch (Exception e) {System.out.println(e); }

Lớp ServerSocket

Lớp ServerSocket được tạo trên máy chủ, dùng để tạo

kết nối từ phía máy chủ đến các máy khách Một số

hàm của lớp ServerSocket:

„ Hàm dựng ServerSocket(int port) throws

IOException : port là số hiệu cổng mà ServerSocket phải lắng nghe

để biết những kết nối từ phía máy khách gởi đến.

„ Hàm Socket accept() throws IOException : phương

thức này thật sự dừng lại chờ đợi cho đến khi nhận được thông tin kết

nối và sẽ trả về đối tượng Socket của máy khách nơi có yêu cầu nối

vào máy chủ.

„ Hàm public void close() throws IOException : dùng để máy chủ cắt đứt mọi kết nối đến các client

Lớp ServerSocket

„ Ví dụ: đoạn mã sau sẽ tạo một đối tượng

ServerSocket trên máy chủ luôn luôn lắng nghe kết nối

từ máy khách gửi đến qua số cổng 1234:

Lớp DatagramSocket

„ Lớp này dùng để chuyển một gói dữ liệu (biểu diễn

bằng đối tượng DatagramPackage) theo giao thức

UDP Dữ liệu được gửi đi không bảo đảm được nhận

đầy đủ và có thể bị lỗi trên đường truyền Một số

phương thức của DatagramSocket:

dựng để tạo kết nối UDP

khởi dựng để tạo kết nối UDP với số hiệu port

Lớp DatagramPackage

Lớp này dùng chứa một gói chứa dữ liệu gửi đi trên mạng theo kết nối

DatagramSocket Một gói có thể chứa các thông tin như dữ liệu, chiều

dài gói, các địa chỉ IP và số cổng mà từ đó gói dữ liệu được gửi đi Một

số phương của lớp này là:

liệu chứa trong biến buf có chiều dài là len.

có thêm địa chỉ máy đích và số hiệu port.

dữ liệu.

Mô hình truyền tin Socket

Quy trình phía Client

Các bước cài đặt chương trình phía Client bằng Java:

„ Bước 1:Tạo một đối tượng Socket

– Socket client =new Socket(“hostname”,portName);

„ Bước 2:Tạo một luồng xuất để có thể sử dụng để gửi thông tin tới Socket

– PrintWriter out=new PrintWriter(client.getOutputStream(),true);

„ Bước 3:Tạo một luồng nhập để đọc thông tin đáp ứng từ

server

– BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));

„ Bước 4:Thực hiện các thao tác vào/ra với các luồng nhập

VD: Quy trình phía Client

Ví dụ: Viết chương trình client liên kết với một server Người sử dụng nhập vào

một dòng ký tự từ bàn phím và gửi dữ liệu cho server

import java.net.*;

import java.io.*;

public class EchoClient1

{ public static void main(String[] args)

{ String hostname="localhost";

if(args.length>0) {

hostname=args[0];

} PrintWriter pw=null;

VD: Quy trình phía Client

BufferedReader user=new BufferedReader

(new InputStreamReader(System.in));

pw=new PrintWriter(s.getOutputStream());

System.out.println("Da ket noi duoc voi server ");

while(true) {

String st=user.readLine();

if(st.equals("exit")) {

break;

} pw.println(st);

pw.flush();

System.out.println(br.readLine());

}

VD: Quy trình phía Client

catch(IOException e) {

System.err.println(e);

} finally{

try{

if(br!=null)br.close();

if(pw!=null)pw.close();

} catch(IOException e) {

System.err.println(e);

} }

}

Quy trình phía Server

„ Bước 1: Tạo một đối tượng ServerSocket

– ServerSocket ss=new ServerSocket(port)

„ Bước 2: Tạo một đối tượng Socket bằng cách chấp nhận liên kết từ yêu cầu

liên kết của client Sau khi chấp nhận liên kết, phương thức accept() trả về đối

tượng Socket thể hiện liên kết giữa Client và Server

while(condion) { Socket s=ss.accept(); doSomething(s); }

– Người ta khuyến cáo rằng chúng ta nên giao công việc xử lý đối tượng s cho một

tuyến đoạn nào đó.

„ Bước 3: Tạo một luồng nhập để đọc dữ liệu từ client

– BufferedReader in=new BufferedReader(new

InputStreamReader(s.getInputStream()));

„ Bước 4: Tạo một luồng xuất để gửi dữ liệu trở lại cho server

– PrintWriter pw=new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);

– Trong đó tham số true được sử dụng để xác định rằng luồng sẽ được tự động đẩy

ra.

VD: Quy trình phía Server

Ví dụ: Viết chương trình server EchoServer để phục vụ chương trình

public final static int DEFAULT_PORT=2007;

public static void main(String[] args)

{ int port=DEFAULT_PORT;

try{

ServerSocket ss=new ServerSocket(port);

Socket s=null;

VD: Quy trình phía Server

while(true) {

VD: Quy trình phía Server

catch(IOException e) {

} finally{

try{ if(s!=null){

s.close();

} }catch(IOException e){}

} }

} catch(IOException e) { } }

}

Nhận xét: Chương trình trên là chương trình client/server đơn tuyến Các

server đơn tuyến (single thread) chỉ quản lý được một liên kết tại một thời điểm Trong thực tế một server có thể phải quản lý nhiều liên kết cùng một lúc Để

thực hiện điều này server chấp nhận các liên kết và chuyển các liên kết này cho

Sử dụng đa tuyến (multithread)

„ Các server như đã viết ở trên rất đơn giản nhưng

nhược điểm của nó là bị hạn chế về mặt hiệu năng vì

nó chỉ quản lý được một client tại một thời điểm Khi

khối lượng công việc mà server cần xử lý một yêu cầu của client là quá lớn và không biết trước được thời

điểm hoàn thành công việc xử lý thì các server này là

không thể chấp nhận được.

„ Để khắc phục điều này, người ta quản lý mỗi phiên

của client bằng một tuyến (thread) riêng, cho phép các server làm việc với nhiều client đồng thời Server này

được gọi là server tương tranh (concurrent

server)-VD về sử dụng đa tuyến

VD về sử dụng đa tuyến (phía Server)

import java.io.*; import java.net.*;

class EchoServe extends Thread

{ private Socket socket;

private BufferedReader in;

private PrintWriter out;

public EchoServe (Socket s) throws IOException

// Nếu bất kỳ lời gọi nào ở trên đưa ra ngoại lệ

// thì chương trình gọi có trách nhiệm đóng socket Ngược lại tuyến đoạn sẽ

// sẽ đóng socket

VD về sử dụng đa tuyến (phía Server)

public void run()

{ try { while (true) {

} catch (IOException e) { }

finally

{ try

{ socket.close(); } catch(IOException e) { } }

VD về sử dụng đa tuyến (phía Server)

public class TCPServer1

{

static int PORT=0;

public static void main(String[] args) throws IOException

// Tạo một đối tượng Server Socket

ServerSocket s = new ServerSocket(PORT);

InetAddress addrs= InetAddress.getLocalHost();

System.out.println("TCP/Server running on : "+ addrs +" ,Port"+s.getLocalPort());

VD về sử dụng đa tuyến (phía Server)

}

} finally { s.close(); }

}

}

VD về sử dụng đa tuyến (phía Client)

import java.net.*; import java.io.*;

public class TCPClient1

{ public static void main(String[] args) throws IOException

InetAddress addr = InetAddress.getByName(args[0]);

Socket socket = new Socket(addr, Integer.parseInt(args[1]));

try { System.out.println("socket = " + socket);

BufferedReader in = new BufferedReader(

new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

// Output is automatically flushed by PrintWriter:

VD về sử dụng đa tuyến (phía Client)

// Đọc dòng ký tự từ bàn phím

DataInputStream myinput = new DataInputStream(new BufferedInputStream(System.in));

try { for(;;)

{

System.out.println("Type anything followed by RETURN,

or Exit to terminate the program.");

String strin=myinput.readLine();

// Quit if the user typed ctrl+D

if (strin.equals("exit")) break;

else out.println(strin); // Send the message String strout = in.readLine(); // Recive it back

if ( strin.length()==strout.length()) { // Compare Both Strings

System.out.println("Received: "+strout);

} else

System.out.println("Echo bad string unequal"+ strout);

} // of for ;;