Конспект лекций по курсу Выбранные вопросы информатики (часть 2) для специальности Информатика Графика
| Вид материала | Конспект |
- Конспект лекций по курсу Выбранные вопросы информатики (часть 1) для специальности, 2228.49kb.
- Конспект лекций по курсу "Начертательная геометрия и инженерная графика" Кемерово 2002, 786.75kb.
- Вопросы к зачету по курсу лекций "Информатика" для студентов Iкурса кафедры аэту iсеместр., 18.81kb.
- Конспект лекций по курсу "Информатика и использование компьютерных технологий в образовании", 1797.24kb.
- Программа «Компьютерная графика» кружковая работа по дисциплине «информатика» для специальности, 186.22kb.
- Конспект лекций по дисциплине информатика для студентов заочного отделения, 649.48kb.
- Конспект лекций по курсу «бизнес-планирование в условиях рынка», 461.46kb.
- Конспект лекций для специальности «Прикладная информатика в экономике», 1468.57kb.
- Конспект лекций по дисциплине «Высокоуровневые методы информатики и программирования», 2453.58kb.
- Конспект лекций по курсу «Организация производства», 2034.84kb.
Лекция 5
Работа в сети
Создание сетевых приложений
Когда мы начинали разговор про язык программирования Java, то отмечали, что он специально ориентирован на глобальные сети, такие как Internet. В этой главе мы начнем знакомство с конкретными классами Java, разработанными для сетевого программирования. На примере наших приложений вы сможете убедиться, что классы Java действительно очень удобны для создания сетевых приложений.
В этой главе мы рассмотрим два аспекта сетевого программирования. Первый из них касается доступа из приложений Java к файлам, расположенным на сервере Web, второй - создания серверных и клиентских приложений с использованием сокетов.
Напомним, что из соображений безопасности алпетам полностью запрещен доступ к локальным файлам рабочей станции, подключенной к сети. Тем не менее, аплет может работать с файлами, расположенными на серверах Web. При этом можно использовать входные и выходные потоки, описанные нами в предыдущей главе.
Для чего аплетам обращаться к файлам сервера Web?
Таким аплетам можно найти множество применений.
Представьте себе, например, что вам нужно отображать у пользователя диаграмму, исходные данные для построения которой находятся на сервере Web. Эту задачу можно решить, грубо говоря, двумя способами.
Первый заключается в том, что вы создаете расширение сервера Web в виде приложения CGI или ISAPI, которое на основании исходных данных динамически формирует графическое изображение диаграммы в виде файла GIF и посылает его пользователю.
Однако на пути решения задачи с помощью расширения сервера Web вас поджидают две неприятности. Во-первых, создать из программы красивый цветной графический файл в стандарте GIF не так-то просто - вы должны разобраться с форматом этого файла и создать все необходимые заголовки. Во-вторых, графический файл занимает много места и передается по каналам Internet достаточно медленно - средняя скорость передачи данных в Internet составляет 1 Кбайт в секунду.
В то же время файл с исходными данными может быть очень компактным. Возникает вопрос - нельзя ли передавать через Internet только исходные данные, а построение графической диаграммы выполнять на рабочей станции пользователя?
В этом заключается второй способ, который предполагает применение аплетов. Ваше приложение может, например, получать через сеть файл исходных данных, а затем на основании содержимого этого файла рисовать в своем окне цветную круговую диаграмму. Объем передаваемых данных при этом по сравнению с использованием расширения сервера Web сокращается в десятки и сотни раз.
Помимо работы с файлами, расположенными на сервере Web, мы расскажем о создании каналов между приложениями Java, работающими на различных компьютерах в сети, с использованием сокетов.
Сокеты позволяют организовать тесное взаимодействие аплетов и полноценных приложений Java, при котором аплеты могут предавать друг другу данные через сеть Internet. Это открывает широкие возможности для обработки информации по схеме клиент-сервер, причем в роли серверов здесь может выступать любой компьютер, подключенный к сети, а не только сервер Web. Каждая рабочая станция может выступать одновременно и в роли сервера, и в роли клиента.
Адрес IP и класс InetAddress
Прежде чем начинать создание сетевых приложений для Internet, вы должны разобраться с адресацией компьютеров в сети с протоколом TCP/IP, на базе которого построена сеть Internet. Здесь мы приведем самые необходимые для этого сведения.
Все компьютеры, подключенные к сети TCP/IP, называются узлами (в оригинальной терминологии узел - это host). Каждый узел имеет в сети свой адрес IP, состоящий из четырех десятичных цифр в диапазоне от 0 до 255, разделенных символом "точка ", например:
193.120.54.200
Фактически адрес IP является 32-разрядным двоичным числом. Упомянутые числа представляют собой отдельные байты адеса IP.
Так как работать с цифрами удобно лишь компьютеру, была придумана система доменных имен. При использовании этой системы адресам IP ставится в соответсвие так называемый доменный адрес, такой как, например, www.sun.com.
В сети Internet имеется распределенная по всему миру база доменных имен, в которой установлено соответствие между доменными именами и адресами IP в виде четырех чисел.
Для работы с адресами IP в библиотеке классов Java имеется класс InetAddress, определение наиболее интересных методов которого приведено ниже:
public static InetAddress getLocalHost();
public static InetAddress getByName(String host);
public static InetAddress[] getAllByName(String host);
public byte[] getAddress();
public String toString();
public String getHostName();
public boolean equals(Object obj);
Рассмотрим применение этих методов.
Чтобы работать с адресами IP, прежде всего вы должны создать объект класса InetAddress. Эта процедура выполняется не с помощью оператора new, а с применением статических методов getLocalHost, getByName и getAllByName.
Создание объекта класса InetAddress для локального узла
Метод getLocalHost создает объект класса InetAddress для локального узла, то есть для той рабочей станции, на которой выполняется приложение Java. Так как этот метод статический, вы можете вызывать его, ссылаясь на имя класса InetAddress:
InetAddress iaLocal;
iaLocal = InetAddress.getLocalHost();
Создание объекта класса InetAddress для удаленного узла
В том случае, если вас интересует удаленный узел сети Internet или корпоративной сети Intranet, вы можете создать для него объект класса InetAddress с помощью методов getByName или getAllByName. Первый из них возвращает адрес узла, а второй - массив всех адресов IP, связанных с данным узлом. Если узел с указанным именем не существует, при выполнении методов getByName и getAllByName возникает исключение UnknownHostException.
Заметим, что методам getByName и getAllByName можно передавать не только имя узла, такое как, например, "sun.com", но и строку адреса IP в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками.
После создания объекта класса InetAddress для локального или удаленного узла вы можете использовать другие методы этого класса.
Определение адреса IP
Метод getAddress возвращает массив из чеырех байт адреса IP объекта. Байт с нулевым индексом этого массива содержит старший байт адреса IP.
Метод toString возвращает текстовую строку, которая содержит имя узла, разделитель '/' и адрес IP в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками.
Определение имени узла
С помощью метода getHostName вы можете определить имя узла, для которого был создан объект класса InetAddress.
Сравнение адресов IP
И, наконец, метод equals предназначен для сравнения адресов IP как объектов класса InetAddress.
Универсальный адрес ресурсов URL
Адрес IP позволяет идентифицировать узел, однако его недостаточно для идентификации ресурсов, имеющихся на этом узле, таких как работающие приложения или файлы. Причина очевидна - на узле, имеющем один адрес IP, может существовать много различных ресурсов.
Для ссылки на ресурсы сети Internet применяется так называемый универсальный адрес ресуросв URL (Universal Resource Locator). В общем виде этот адрес выглядит следующим образом:
[protocol]://host[:port][path]
Строка адреса начинаетс с протокола protocol, который должен быть использован для доступа к ресурсу. Документы HTML, например, передаются из сервера Web удаленным пользователям с помощью протокола HTTP. Файловые серверы в сети Internet работают с протоколом FTP.
Для ссылки на сетевые ресурсы через протокол HTTP используется следующая форма универсального адреса ресурсов URL:
t][path]
Параметр host обязательный. Он должен быть указан как доменный адрес или как адрес IP (в виде четырех десятичных чисел). Например:
om
.101
Необязательный параметр port задает номер порта для работы с сервером. По умолчанию для протокола HTTP используется порт с номером 80, однако для специализированных серверов Web это может быть и не так.
Номер порта идентифицирует программу, работающую в узле сети TCP/IP и взаимодействующую с другими программами, расположенными на том же или на другом узле сети. Если вы разрабатываете программу, передающую данные через сеть TCP/IP с использованием, например, интерфейса сокетов Windows Sockets, то при создании канала связи с уделенным компьютером вы должны указать не только адрес IP, но и номер порта, который будет использован для передачи данных.
Ниже мы показали, как нужно указывать в адресе URL номер порта:
cial.srv/:82
Теперь займемся параметром path, определяющем путь к объекту.
Обычно любой сервер Web или FTP имеет корневой каталог, в котором расположены подкаталоги. Как в корневом каталоге, так и в подкаталогах сервера Web могут находиться документы HTML, двоичные файлы, файлы с графическими изображениями, звуковые и видео-файлы, расширения сервера в виде программ CGI или библиотек динамической компоновки, дополняющих возможности сервера.
Если в качестве адреса URL указать навигатору только доменное имя сервера, сервер перешлет навигатору свою главную страницу. Имя файла этой страницы зависит от сервера. Большинство серверов на базе операционной системы UNIX посылают по умолчанию файл документа с именем index.phpl. Другие серверы Web могут использовать для этой цели имя default.php или какое-нибудь еще, определенное при установке сервера, например, home.phpl или home.php.
Для ссылки на конкретный документ HTML или на файл любого другого объекта необходимо указать в адресе URL его путь, включающий имя файла, например:
et.ru/~frolov/index.phpl
.ccas.ru/frolov/home.php
Корневой каталог сервера Web обозначается символом /. В спецификации протокола HTTP сказано, что если путь не задан, то используется корневой каталог.
Класс URL в библиотеке классов Java
Для работы с ресурсами, заданными своими адресами URL, в библиотеке классов Java имеется очень удобный и мощный класс с названием URL. Простота создания сетевых приложений с использованием этого класса в значительной степени опровергает общераспространенное убеждение в сложности сетевого программирования. Инкапсулируя в себе достаточно сложные процедуры, класс URL предоставляет в распоряжение программиста небольшой набор простых в использовании конструкторов и методов.
Конструкторы класса URL
Сначала о конструкторах. Их в классе URL имеется четыре штуки.
public URL(String spec);
Первый из них создает объект URL для сетевого ресурса, адрес URL которого передается конструктору в виде текстовой строки через единственный параметр spec:
public URL(String spec);
В процессе создания объекта проверяется заданный адрес URL, а также наличие указанного в нем ресурса. Если адрес указан неверно или заданный в нем ресурс отсутствует, возникает исключение MalformedURLException. Это же исключение возникает при попытке использовать протокол, с которым данная система не может работать.
Второй вариант конструктора класса URL допускает раздельное указание протокола, адреса узла, номера порта, а также имя файла:
public URL(String protocol, String host, int port, String file);
Третий вариант предполагает использование номера порта, принятого по умолчанию:
public URL(String protocol, String host, String file);
Для протокола HTTP это порт с номером 80.
И, наконец, четвертый вариант конструктора допускает указание контекста адреса URL и строки адреса URL:
public URL(URL context, String spec);
Строка контекста позволяет указывать компоненты адреса URL, отсустсвующие в строке spec, такие как протокол, имя узла, файла или номер порта.
Методы класса URL
Рассмотрим самые интересные методы, определенные в классе URL.
Метод openStream
Метод openStream позволяет создать входной поток для чтения файла ресурса, связанного с созданным объектом класса URL:
public final InputStream openStream();
Для выполнения операции чтения из созданного таким образом потока вы можете использовать метод read, определенный в классе InputStream (любую из его разновидностей).
Данную пару методов (openStream из класса URL и read из класса InputStream) можно применить для решения задачи получения содержимого двоичного или текстового файла, хранящегося в одном из каталогов сервера Web. Сделав это, обычное приложение Java или аплет может выполнить локальную обработку полученного файла на компьютере удаленного пользователя.
Метод getContent
Очень интересен метод getConten. Этот метод определяет и получает содержимое сетевого ресурса, для которого создан объект URL:
public final Object getContent();
Практически вы можете использовать метод getContent для получения текстовых файлов, расположенных в сетевых каталогах.
К сожалению, данный метод непригоден для получения документов HTML, так как для данного ресурса не определен обработчик соедржимого, предназначенный для создания объекта. Метод getContent не способен создать объект ни из чего другого, кроме текстового файла.
Данная проблема, тем не менее, решается очень просто - достаточно вместо метода getContent использовать описанную выше комбинацию методов openStream из класса URL и read из класса InputStream.
Метод getHost
С помощью метода getHost вы можете определить имя узла, соответствующего данному объекту URL:
public String getHost();
Метод getFile
Метод getFile позволяет получить информацию о файле, связанном с данным объектом URL:
public String getFile();
Метод getPort
Метод getPortt предназначен для определения номера порта, на котором выполняется связь для объекта URL:
public int getPort();
Метод getProtocol
С помощью метода getProtocol вы можете определить протокол, с использованием которого установлено соединение с ресурсом, заданным объектом URL:
public String getProtocol();
Метод getRef
Метод getRef возвращает текстовую строку ссылки на ресурс, соответствующий данному объекту URL:
public String getRef();
Метод hashCode
Метод hashCode возвращает хэш-код объекта URL:
public int hashCode();
Метод sameFile
С помощью метода sameFile вы можете определить, ссылаются ли два объекта класса URL на один и тот же ресурс, или нет:
public boolean sameFile(URL other);
Если объекты ссылаются на один и тот же ресурс, метод sameFile возвращает значение true, если нет - false.
Метод equals
Вы можете использовать метод equals для определения идентичности адресов URL, заданных двумя объектами класса URL:
public boolean equals(Object obj);
Если адреса URL идентичны, метод equals возвращает значение true, если нет - значение false.
Метод toExternalForm
Метод toExternalForm возвращает текстовую строку внешнего представления адреса URL, определенного данным объектом класса URL:
public String toExternalForm();
Метод toString
Метод toString возвращает текстовую строку, представляющую данный объект класса URL:
public String toString();
Метод openConnection
Метод openConnection предназначен для создания канала между приложением и сетевым ресурсом, представленным объектом класса URL:
public URLConnection openConnection();
Если вы создаете приложение, которое позволяет читать из каталогов сервера Web текстовые или двоичные файлы, можно создать поток методом openStream или получить содержимое текстового ресурса методом getContent.
Однако есть и другая возможность. Вначале вы можете создать канал, как объект класса URLConnection, вызвав метод openConnection, а затем создать для этого канала входной поток, воспользовавшись методом getInputStream, определенным в классе URLConnection. Такая методика позволяет определить или установить перед созданием потока некоторые характеристики канала, например, задать кэширование.
Однако самая интересная возможность, которую предоставляет этот метод, заключается в организации взаимодействия приложения Java и сервера Web.
Передача данных с использованием сокетов
В библиотеке классов Java есть очень удобное средство, с помощью которых можно организовать взаимодействие между приложениями Java и аплетами, работающими как на одном и том же, так и на разных узлах сети TCP/IP. Это средство, родившееся в мире операционной системы UNIX, - так называемые сокеты (sockets).
Что такое сокеты?
Вы можете представить себе сокеты в виде двух розеток, в которые включен кабель, предназначенный для передачи данных через сеть. Переходя к компьютерной терминологии, скажем, что сокеты - это программный интерфейс, предназначенный для передачи данных между приложениями.
Прежде чем приложение сможет выполнять передачу аили прием данных, оно должно создать сокет, указав при этом адрес узла IP, номер порта, через который будут передаваться данные, и тип сокета.
С адресом узла IP вы уже сталкивались. Номер порта служит для идентификации приложения. Заметим, что существуют так называемые "хорошо известные" (well known) номера портов, зарезервированные для различных приложений. Например, порт с номером 80 зарезервирован для использования серверами Web при обмене данными через протокол HTTP.
Что же касается типов сокетов, то их два - потоковые и датаграммные.
С помощью потоковых сокетов вы можете создавать каналы передачи данных между двумя приложениями Java в виде потоков, которые мы уже рассматривали во второй главе. Потоки могут быть входными или выходными, обычными или форматированными, с использованием или без использования буферизации. Скоро вы убедитесь, что организовать обмен данными между приложениями Java с использованием потоковых сокетов не труднее, чем работать через потоки с обычными файлами.
Заметим, что потоковые сокеты позволяют передавать данные только между двумя приложениями, так как они предполагают создание канала между этими приложениями. Однако иногда нужно обеспечить взаимодействие нескольких клиентских приложений с одним серверным или нескольких клиентских приложений с несколькими серверными приложениями. В этом случае вы можете либо создавать в серверном приложении отдельные задачи и отдельные каналы для каждого клиентского приложения, либо воспользоваться датаграммными сокетами. Последние позволяют передавать данные сразу всем узлам сети, хотя такая возможность редко используется и часто блокируется администраторами сети.
Для передачи данных через датаграммные сокеты вам не нужно создавать канал - данные посылаются непосредственно тому приложению, для которого они предназначены с использованием адреса этого приложения в виде сокета и номера порта. При этом одно клиентское приложение может обмениваться данными с несколькими серверными приложениями или наоборот, одно серверное приложение - с несколькими клиентскими.
К сожалению, датаграммные сокеты не гарантируют доставку передаваемых пакетов данных. Даже если пакеты данных, передаваемые через такие сокеты, дошли до адресата, не гарантируется, что они будут получены в той же самой последовательности, в которой были переданы. Потоковые сокеты, напротив, гарантируют доставку пакетов данных, причем в правильной последовательности.
Причина отстутствия гарантии доставки данных при использовании датаграммных сокетов заключается в использовании такими сокетами протокола UDP, который, в свою очередь, основан на протоколе с негарантированной доставкой IP. Потоковые сокеты работают через протокол гарантированной доставки TCP.
Работа с потоковыми сокетами
Как мы уже говорили, интерфейс сокетов позволяет передавать данные между двумя приложениями, работающими на одном или разных узлах сети. В процессе создания канала передачи данных одно из этих приложений выполняет роль сервера, а другое - роль клиента. После того как канал будет создан, приложения становятся равноправными - они могут передавать друг другу данные симметричным образом.
Рассмотрим этот процесс в деталях.
Инициализация сервера
Вначале мы рассмотрим действия приложения, которое на момент инициализации является сервером.
Первое, что должно сделать серверное приложение, это создать объект класса ServerSocket, указав конструктору этого класса номер используемого порта:
ServerSocket ss;
ss = new ServerSocket(9999);
Заметим, что объект класса ServerSocket вовсе не является сокетом. Он предназначен всего лишь для установки канала связи с клиентским приложением, после чего создается сокет класса Socket, пригодный для передачи данных.
Установка канала связи с клиентским приложением выполняется при помощи метода accept, определенного в классе ServerSocket:
Socket s;
s = ss.accept();
Метод accept приостанавливает работу вызвавшего потока до тех пор, пока клиентское приложение не установит канал связи с сервером. Если ваше приложение однопоточное, его работа будет блокирована до момента установки канала связи. Избежать полной блокировки приложения можно, если выполнять создание канала передачи данных в отдельном потоке.
Как только канал будет создан, вы можете использовать сокет сервера для образования входного и выходного потока класса InputStream и OutputStream, соответственно:
InputStream is;
OutputStream os;
is = s.getInputStream();
os = s.getOutputStream();
Эти потоки можно использовать таким же образом, что и потоки, связанные с файлами.
Обратите также внимание на то, что при создании серверного сокета мы не указали адрес IP и тип сокета, ограничившись только номером порта.
Что касается адреса IP, то он, очевидно, равен адресу IP узла, на котором запущено приложение сервера. В классе ServerSocket определен метод getInetAddress, позволяющий определить этот адрес:
public InetAddress getInetAddress();
Тип сокета указывать не нужно, так как для работы с датаграммными сокетами предназначен класс DatagramSocket, который мы рассмотрим позже.
Инициализация клиента
Процесс инициализации клиентского приложения выглядит весьма просто. Клиент должен просто создать сокет как объект класса Socket, указав адрес IP серверного приложения и номер порта, используемого сервером:
Socket s;
s = new Socket("localhost",9999);
Здесь в качестве адреса IP мы указали специальный адрес localhost, предназначенный для тестирования сетевых приложений, а в качестве номера порта - ззначение 9999, использованное сервером.
Теперь можно создавать входной и выходной потоки. На стороне клиента эта операция выполняется точно также, как и на стороне сервера:
InputStream is;
OutputStream os;
is = s.getInputStream();
os = s.getOutputStream();
Передача данных между клиентом и сервером
После того как серверное и клиентское приложения создали потоки для приема и передачи данных, оба этих приложения могут читать и писать в канал данных, вызывая методы read и write, определенные в классах InputStream и OutputStream.
Ниже мы представили фрагмент кода, в котором приложение вначале читает данные из входного потока в буфер buf, а затем записывает прочитанные данные в выходной поток:
byte buf[] = new byte[512];
int lenght;
lenght = is.read(buf);
os.write(buf, 0, lenght);
os.flush();
На базе потоков класса InputStream и OutputStream вы можете создать буферизованные потоки и потоки для передачи форматированных данных, о которых мы рассказывали раньше.
Завершение работы сервера и клиента
После завершения передачи данных вы должны закрыть потоки, вызвав метод close:
is.close();
os.close();
Когда канал передачи данных больше не нужен, сервер и клиент должны закрыть сокет, вызвав метод close, определенный в классе Socket:
s.close();
Серверное приложение, кроме того, должно закрыть соединение, вызвав метод close для объекта класса ServerSocket:
ss.close();
Класс Socket
После краткого введения в сокеты приведем описание наиболее интересных конструкторов и методов класса Socket.
Конструкторы класса Socket
Чаще всего для создания сокетов в клиентских приложениях вы будете использовать один из двух конструкторов, прототипы которых приведены ниже:
public Socket(String host,int port);
public Socket(InetAddress address,int port);
Первый из этих конструкторов позволяет указывать адрес серверного узла в виде текстовой строки, второй - в виде ссылки на объект класса InetAddress. Вторым параметром задается номер порта, с использованием которого будут передаваться данные.
В классе Socket определена еще одна пара конструкторов, которая, однако не рекомендуется для использования:
public Socket(String host,
int port, boolean stream);
public Socket(InetAddress address,
int port, boolean stream);
В этих конструкторах последний параметр определяет тип сокета. Если этот параметр равен true, создается потоковый сокет, а если false - датаграммный. Заметим, что для работы с датаграммными сокетами следует использовать класс DatagramSocket.
Методы класса Socket
Перечислим наиболее интересные, на наш взгляд, методы класса Socket.
Прежде всего, это методы getInputStream и getOutputStream, предназначенные для создания входного и выходного потока, соответственно:
public InputStream getInputStream();
public OutputStream getOutputStream();
Эти потоки связаны с сокетом и должны быть использованы для передачи данных по каналу связи.
Методы getInetAddress и getPort позволяют определить адрес IP и номер порта, связанные с данным сокетом (для удаленного узла):
public InetAddress getInetAddress();
public int getPort();
Метод getLocalPort возвращает для данного сокета номер локального порта:
public int getLocalPort();
После того как работа с сокетом завершена, его необходимо закрыть методом close:
public void close();
И, наконец, метод toString возвращает текстовую строку, представляющую сокет:
public String toString();
Использование датаграммных сокетов
Как мы уже говорили, датаграммные сокеты не гарантируют доставку пакетов данных. Тем не менее, они работают быстрее потоковых и обеспечивают возможность широковещательной расслыки пакетов данных одновременно всем узлам сети. Последняя возможность используется не очень широко в сети Internet, однако в корпоративной сети Intranet вы вполне можете ей воспользоваться.
Для работы с датаграммными сокетами приложение должно создать сокет на базе класса DatagramSocket, а также подготовить объект класса DatagramPacket, в который будет записан принятый от партнера по сети блок данных.
Канал, а также входные и выходные потоки создавать не нужно. Данные передаются и принимаются методами send и receive, определенными в классе DatagramSocket.
Класс DatagramSocket
Рассмотрим конструкторы и методы класса DatagramSocket, предназначенного для создания и использования датаграммных сокетов.
В классе DatagramSocket определены два конструктора, прототипы которых представлены ниже:
public DatagramSocket(int port);
public DatagramSocket();
Первый из этих конструкторов позволяет определить порт для сокета, второй предполагает использование любого свободного порта.
Обычно серверные приложения работают с использованием какого-то заранее определенного порта, номер которого известен клиентским приложениям. Поэтому для серверных приложений больше подходит первый из приведенных выше конструкторов.
Клиентские приложения, напротив, часто применяют любые свободные на локальном узле порты, поэтому для них годится конструктор без параметров.
Кстати, с помощью метода getLocalPort приложение всегда может узнать номер порта, закрепленного за данным сокетом:
public int getLocalPort();
Прием и передача данных на датаграммном сокете выполняется с помощью методов receive и send, соответственно:
public void receive(DatagramPacket p);
public void send(DatagramPacket p);
В качестве параметра этим методам передается ссылка на пакет данных (соответственно, принимаемый и передаваемый), определенный как объект класса DatagramPacket. Этот класс будет рассмотрен позже.
Еще один метод в классе DatagramSocket, которым вы будете пользоваться, это метод close, предназначенный для закрытия сокета:
public void close();
Напомним, что сборка мусора в Java выполняется только для объектов, находящихся в оперативной памяти. Такие объекты, как потоки и сокеты, вы должны закрывать после использования самостоятельно.
Класс DatagramPacket
Перед тем как принимать или передавать данные с использованием методов receive и send вы должны подготовить объекты класса DatagramPacket. Метод receive запишет в такой объект принятые данные, а метод send - перешлет данные из объекта класса DatagramPacket узлу, адрес которого указан в пакете.
Подготовка объекта класса DatagramPacket для приема пакетов выполняется с помощью следующего конструктора:
public DatagramPacket(byte ibuf[], int ilength);
Этому конструктору передается ссылка на массив ibuf, в который нужно будет записать данные, и размер этого массива ilength.
Если вам нужно подготовить пакет для передачи, воспользуйтесь конструктором, который дополнительно позволяет задать адрес IP iaddr и номер порта iport узла назначения:
public DatagramPacket(byte ibuf[], int ilength, InetAddress iaddr, int iport);
Таким образом, информация о том, в какой узел и на какой порт необходимо доставить пакет данных, хранится не в сокете, а в пакете, то есть в объекте класса DatagramPacket.
Помимо только что описанных конструкторов, в классе DatagramPacket определены четыре метода, позволяющие получить данные и информацию об адресе узла, из которого пришел пакет, или для которого предназначен пакет.
Метод getData возвращает ссылку на массив данных пакета:
public byte[] getData();
Размер пакета, данные из которого хранятся в этом массиве, легко определить с помощью метода getLength:
public int getLength();
Методы getAddress и getPort позволяют определить адрес и номер порта узла, откуда пришел пакет, или узла, для которого предназначен пакет:
public InetAddress getAddress();
public int getPort();
Если вы создаете клиент-серверную систему, в которой сервер имеет заранее известный адрес и номер порта, а клиенты - произвольные адреса и различные номера портов, то после получения пакета от клиента сервер может определить с помощью методов getAddress и getPort адрес клиента для установления с ним связи.
Если же адрес сервера неизвестен, клиент может посылать широковещательные пакеты, указав в объекте класса DatagramPacket адрес сети. Такая методика обычно используется в локальных сетях.
Как указать адрес сети?
Напомним, что адрес IP состоит из двух частей - адреса сети и адреса узла. Для разделения компонент 32-разрядного адреса IP используется 32-разрядная маска, в которой битам адреса сети соответствуют единицы, а битам адреса узла - нули.
Например, адрес узла может быть указан как 193.24.111.2. Исходя из значения старшего байта адреса, это сеть класса С, для которой по умолчанию используется маска 255.255.255.0. Следовательно, адрес сети будет такой: 193.24.111.0.
Связь приложений Java с расширениями сервера Web
Итак, мы расказали вам, как приложения Java могут получать с сервера Web для обработки произвольные файлы, а также как они могут передавать данные друг другу с применением потоковых или датаграммных сокетов.
Однако наиболее впечатляющие возможности открываются, если организовать взаимодействие между приложением Java и расширением сервера Web, таким как CGI или ISAPI. В этом случае приложения или аплеты Java могли бы посылать произвольные данные расширению сервера Web для обработки, а затем получать результат этой обработки в виде файла.
Взаимодействие приложения Java и расширения сервера Web
Методика организации взаимодействия приложений Java и расширений сервера Web основана на применении классов URL и URLConnection.
Приложение Java, желающее работать с расширением сервера Web, создает объект класса URL для программы расширения (то есть для исполняемого модуля расширения CGI или библиотеки динамической компоновки DLL расширения ISAPI).
Далее приложение получает ссылку на канал передачи данных с этим расширением как объекта класса URLConnection. Затем, пользуясь методами getOutputStream и getInputStream из класса URLConnection, приложение создает с расширением сервера Web выходной и входной канал передачи данных.
Когда данные передаются приложением в выходной канал, созданный подобным образом, он попадает в стандартный поток ввода приложения CGI, как будто бы данные пришли методом POST из формы, определенной в документе HTML.
Обработав полученные данные, расширение CGI записывает их в свой стандартный выходной поток, после чего эти данные становятся доступны приложению Java через входной поток, открытый методом getInputStream класса URLConnection.
На рис. 1 показаны потоки данных для описанной выше схемы взаимодействия приложения Java и расширения сервреа Web с интерфейсом CGI.
Рис. 1. Взаимодействие приложения Java с расширением сервера Web на базе интерфейса CGI
Расширения ISAPI работают аналогично, однако они получают данные не из стандратного входного потока, а с помощью вызова специально предназначенной для этого функции интерфейса ISAPI. Вместо стандартного потока вывода также применяется специальная функция.
Класс URLConnection
Напомним, что в классе URL, рассмотренном нами в начале этой главы, мы привели прототип метода openConnection, возвращающий для заданного объекта класса URL ссылку на объект URLConnection:
public URLConnection openConnection();
Что мы можем получить, имея ссылку на этот объект?
Прежде всего, пользуясь этой ссылкой, мы можем получить содержимое объекта, адресуемое соответствующим объектом URL, методом getContent:
public Object getContent();
Заметим, что метод с таким же названием есть и в классе URL. Поэтому если все, что вы хотите сделать, это получение содержимое файла, адресуемое объектом класса URL, то нет никакой необходимости обращаться к классу URLConnection.
Метод getInputStream позволяет открыть входной поток данных, с помощью которого можно считать файл или получить данные от расширения сервера Web:
public InputStream getInputStream();
В классе URLConnection определен также метод getOutputStream, позволяющий открыть выходной поток данных:
public OutputStream getOutputStream();
Не следует думать, что этот поток можно использовать для записи файлов в каталоги сервера Web. Однако для этого потока есть лучшее применение - с его помощью можно передать данные расширению сервера Web.
Рассмотрим еще несколько полезных методов, определенных в классе URLConnection.
Метод connect предназначен для установки соединения с объектом, на который ссылается объект класса URL:
public abstract void connect();
Перед установкой соединения приложение может установить различные параметры соединения. Некоторые из методов, предназначенных для этого, приведены ниже:
setDefaultUseCaches
Включение или отключение кэширования по умолчанию
public void setDefaultUseCaches(
boolean defaultusecaches);
setUseCaches
Включение или отключение кэширования
public void setUseCaches(boolean usecaches);
setDoInput
Возможность использования потока для ввода
public void setDoInput(boolean doinput);
setDoOutput
Возможность использования потока для вывода
public void setDoOutput(boolean dooutput);
setIfModifiedSince
Установка даты модификации документа
public void setIfModifiedSince(
long ifmodifiedsince);
В классе URLConnection есть методы, позволяющие определить значения параметров, установленных только что описанными методами:
public boolean getDefaultUseCaches();
public boolean getUseCaches();
public boolean getDoInput();
public boolean getDoOutput();
public long getIfModifiedSince();
Определенный интерес могут представлять методы, предназначенные для извлечения информации из заголовка протокола HTTP:
getContentEncoding
Метод возвращает содержимое заголовка content-encoding (кодировка ресурса, на который ссылается URL)
public String getContentEncoding();
getContentLength
Метод возвращает содержимое заголовка content-length (размер документа)
public int getContentLength();
getContentType
Метод возвращает содержимое заголовка content-type (тип содержимого)
public String getContentType();
getDate
Метод возвращает содержимое заголовка date (дата посылки ресурса в секундах с 1 января 1970 года)
public long getDate();
getLastModified
Метод возвращает содержимое заголовка last-modified (дата изменения ресурса в секундах с 1 января 1970 года)
public long getLastModified();
getExpiration
Метод возвращает содержимое заголовка expires (дата устаревания ресурса в секундах с 1 января 1970 года)
public long getExpiration();
Другие методы, определенные в классе URLConnection, позволяют получить все заголовки или заголовки с заданным номером, а также другую информацию о соединении. При необходимости вы найдете описание этих методов в справочной системе Java WorkShop.
Аплет ShowChart
Попробуем теперь на практике применить технологию передачи файлов из каталога сервера Web в аплет для локальной обработки. Наше следующее приложение с названием ShowChart получает небольшой текстовый файл с исходными данными для построения круговой диаграммы, содержимое которого представлено ниже:
10,20,5,35,11,10,3,6,80,10,20,5,35,11,10,3,6,80
В этом файле находятся численные значения углов для отдельных секторов диаграммы, причем сумма этих значений равна 360 градусам. Наш аплет принимает этот файл через сеть и рисует круговую диаграмму, показанную на рис. 2.
Рис. 2. Круговая диаграмма, построенная на базе исходных данных, полученных через сеть
Файл исходных данных занимает всего 49 байт, поэтому он передается по сети очень быстро. Если бы мы передавали графическое изображение этой диаграммы, статическое или динамическое, подготовленное, например, расширением сервера CGI или ISAPI, объем передаваемых по сети данных был бы намного больше.
Исходные тексты аплета ShowChart
Исходный текст приложения ShowChart приведен в листинге 1.
Листинг 1. Файл ShowChart.java
import java.applet.*;
import java.awt.*;
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class ShowChart extends Applet
{
URL SrcURL;
Object URLContent;
int errno = 0;
String str;
byte buf[] = new byte[200];
public String getAppletInfo()
{
return "Name: ShowChart";
}
public void init()
{
try
{
SrcURL = new URL("art.txt");
try
{
InputStream is = SrcURL.openStream();
is.read(buf);
str = new String(buf, 0);
}
catch (IOException ioe)
{
showStatus("read exception");
errno = 1;
}
}
catch (MalformedURLException uex)
{
showStatus("MalformedURLException exception");
errno = 2;
}
}
public void paint(Graphics g)
{
Integer AngleFromChart = new Integer(0);
int PrevAngle = 0;
int rColor, gColor, bColor;
Dimension dimAppWndDimension = getSize();
g.setColor(Color.yellow);
g.fillRect(0, 0, dimAppWndDimension.width - 1, dimAppWndDimension.height - 1);
g.setColor(Color.black);
g.drawRect(0, 0, dimAppWndDimension.width - 1, dimAppWndDimension.height - 1);
showStatus(str);
StringTokenizer st = new StringTokenizer(str, ",\r\n");
while(st.hasMoreElements())
{
rColor = (int)(255 * Math.random());
gColor = (int)(255 * Math.random());
bColor = (int)(255 * Math.random());
g.setColor(new Color(rColor, gColor, bColor));
String angle = (String)st.nextElement();
AngleFromChart = new Integer(angle) ;
g.fillArc(0, 0, 200, 200, PrevAngle, AngleFromChart.intValue());
PrevAngle += AngleFromChart.intValue();
}
}
}
Исходный текст документа HTML, созданного автоматически для нашего аплета, представлен в листинге 2.
Листинг 2. Файл ShowChart.tmp.phpl
name="ShowChart" code="ShowChart" codebase="file:/e:/Sun/Articles/vol12/src/ShowChart"
width="200" height="200" align="Top" alt="If you had a java-enabled browser, you would see an applet here.">