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Java - Redes


O termo programação de rede refere-se a escrever programas que são executados em vários dispositivos (computadores), nos quais os dispositivos estão todos conectados uns aos outros usando uma rede.

O pacote java.net das APIs J2SE contém uma coleção de classes e interfaces que fornecem os detalhes de comunicação de baixo nível, permitindo que você escreva programas que se concentrem na solução do problema em questão.

O pacote java.net fornece suporte para os dois protocolos de rede comuns -

Este capítulo dá uma boa compreensão sobre os dois seguintes assuntos -

Programação de soquete


Os soquetes fornecem o mecanismo de comunicação entre dois computadores usando TCP. Um programa cliente cria um soquete em sua extremidade da comunicação e tenta conectar esse soquete a um servidor.

Quando a conexão é feita, o servidor cria um objeto socket no final da comunicação. O cliente e o servidor agora podem se comunicar escrevendo e lendo no soquete.

A classe java.net.Socket representa um soquete, e a classe java.net.ServerSocket fornece um mecanismo para o programa servidor escutar clientes e estabelecer conexões com eles.

As etapas a seguir ocorrem ao estabelecer uma conexão TCP entre dois computadores usando soquetes -

Depois que as conexões são estabelecidas, a comunicação pode ocorrer usando fluxos de E/S. Cada soquete tem um OutputStream e um InputStream. O OutputStream do cliente está conectado ao InputStream do servidor e o InputStream do cliente está conectado ao OutputStream do servidor.

O TCP é um protocolo de comunicação bidirecional, portanto, os dados podem ser enviados em ambos os fluxos ao mesmo tempo. A seguir estão as classes úteis que fornecem um conjunto completo de métodos para implementar soquetes.

Métodos da classe ServerSocket


O java.net.ServerSocket A classe é usada por aplicativos de servidor para obter uma porta e ouvir solicitações de clientes.

A classe ServerSocket tem quatro construtores -
Nº Sr. Método e descrição
1
public ServerSocket(int port) lança IOException

Tenta criar um soquete de servidor vinculado à porta especificada. Uma exceção ocorre se a porta já estiver vinculada por outro aplicativo.
2
public ServerSocket(int port, int backlog) lança IOException

Semelhante ao construtor anterior, o parâmetro backlog especifica quantos clientes de entrada armazenar em uma fila de espera.
3
public ServerSocket(porta int, backlog int, endereço InetAddress) lança IOException

Semelhante ao construtor anterior, o parâmetro InetAddress especifica o endereço IP local ao qual associar. O InetAddress é usado para servidores que podem ter vários endereços IP, permitindo que o servidor especifique em quais de seus endereços IP aceitar solicitações de clientes.
4
public ServerSocket() lança IOException

Cria um soquete de servidor não acoplado. Ao usar esse construtor, use o método bind() quando estiver pronto para vincular o soquete do servidor.

Se o construtor ServerSocket não lançar uma exceção, isso significa que seu aplicativo foi vinculado com êxito à porta especificada e está pronto para solicitações do cliente.

A seguir estão alguns dos métodos comuns da classe ServerSocket -
Nº Sr. Método e descrição
1
public int getLocalPort()

Retorna a porta na qual o soquete do servidor está escutando. Este método é útil se você passou 0 como o número da porta em um construtor e deixou o servidor encontrar uma porta para você.
2
public Socket accept() lança IOException

Aguarda um cliente de entrada. Esse método é bloqueado até que um cliente se conecte ao servidor na porta especificada ou o soquete expire, assumindo que o valor de tempo limite foi definido usando o método setSoTimeout(). Caso contrário, este método bloqueia indefinidamente.
3
public void setSoTimeout(int timeout)

Define o valor de tempo limite para quanto tempo o soquete do servidor espera por um cliente durante o accept().
4
public void bind(SocketAddress host, int backlog)

Vincula o soquete ao servidor e porta especificados no objeto SocketAddress. Use este método se você tiver instanciado o ServerSocket usando o construtor sem argumentos.

Quando o ServerSocket invoca accept(), o método não retorna até que um cliente se conecte. Depois que um cliente se conecta, o ServerSocket cria um novo Socket em uma porta não especificada e retorna uma referência a esse novo Socket. Uma conexão TCP agora existe entre o cliente e o servidor, e a comunicação pode começar.

Métodos de classe de soquete


O java.net.Socket A classe representa o soquete que o cliente e o servidor usam para se comunicarem. O cliente obtém um objeto Socket instanciando um, enquanto o servidor obtém um objeto Socket a partir do valor de retorno do método accept().

A classe Socket tem cinco construtores que um cliente usa para se conectar a um servidor -
Nº Sr. Método e descrição
1
public Socket(String host, int port) lança UnknownHostException, IOException.

Este método tenta se conectar ao servidor especificado na porta especificada. Se esse construtor não lançar uma exceção, a conexão será bem-sucedida e o cliente será conectado ao servidor.
2
public Socket(host InetAddress, porta int) lança IOException

Esse método é idêntico ao construtor anterior, exceto que o host é indicado por um objeto InetAddress.
3
public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) lança IOException.

Conecta-se ao host e porta especificados, criando um soquete no host local no endereço e porta especificados.
4
public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) lança IOException.

Esse método é idêntico ao construtor anterior, exceto que o host é indicado por um objeto InetAddress em vez de um String.
5
Soquete público()

Cria um soquete desconectado. Use o método connect() para conectar este soquete a um servidor.

Quando o construtor Socket retorna, ele não instancia simplesmente um objeto Socket, mas na verdade tenta se conectar ao servidor e à porta especificados.

Alguns métodos de interesse na classe Socket estão listados aqui. Observe que tanto o cliente quanto o servidor têm um objeto Socket, portanto, esses métodos podem ser invocados pelo cliente e pelo servidor.
Nº Sr. Método e descrição
1
public void connect(SocketAddress host, int timeout) lança IOException

Este método conecta o soquete ao host especificado. Esse método é necessário apenas quando você instancia o Socket usando o construtor sem argumento.
2
public InetAddress getInetAddress()

Esse método retorna o endereço do outro computador ao qual esse soquete está conectado.
3
public int getPort()

Retorna a porta à qual o soquete está vinculado na máquina remota.
4
public int getLocalPort()

Retorna a porta à qual o soquete está vinculado na máquina local.
5
público SocketAddress getRemoteSocketAddress()

Retorna o endereço do soquete remoto.
6
public InputStream getInputStream() lança IOException

Retorna o fluxo de entrada do soquete. O fluxo de entrada é conectado ao fluxo de saída do soquete remoto.
7
Public OutputStream getOutputStream() lança IOException

Retorna o fluxo de saída do soquete. O fluxo de saída é conectado ao fluxo de entrada do soquete remoto.
8
public void close() lança IOException

Fecha o soquete, o que faz com que este objeto Socket não seja mais capaz de se conectar novamente a qualquer servidor.

Métodos de classe InetAddress


Essa classe representa um endereço IP (Internet Protocol). Aqui estão os seguintes métodos úteis que você precisaria ao fazer a programação de soquete -
Nº Sr. Método e descrição
1
estático InetAddress getByAddress(byte[] addr)

Retorna um objeto InetAddress dado o endereço IP bruto.
2
estático InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)

Cria um InetAddress com base no nome do host e no endereço IP fornecidos.
3
estático InetAddress getByName(String host)

Determina o endereço IP de um host, dado o nome do host.
4
String getHostAddress()

Retorna a string do endereço IP na apresentação textual.
5
String getHostName()

Obtém o nome do host para este endereço IP.
6
estático InetAddress InetAddress getLocalHost()

Retorna o host local.
7
String toString()

Converte este endereço IP em uma String.

Exemplo de cliente de soquete


O GreetingClient a seguir é um programa cliente que se conecta a um servidor usando um soquete, envia uma saudação e aguarda uma resposta.

Exemplo

// File Name GreetingClient.java
import java.net.*;
import java.io.*;

public class GreetingClient {

   public static void main(String [] args) {
      String serverName = args[0];
      int port = Integer.parseInt(args[1]);
      try {
         System.out.println("Connecting to " + serverName + " on port " + port);
         Socket client = new Socket(serverName, port);
         
         System.out.println("Just connected to " + client.getRemoteSocketAddress());
         OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
         DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
         
         out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
         InputStream inFromServer = client.getInputStream();
         DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
         
         System.out.println("Server says " + in.readUTF());
         client.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

Exemplo de servidor de soquete


O programa GreetingServer a seguir é um exemplo de um aplicativo de servidor que usa a classe Socket para escutar clientes em um número de porta especificado por um argumento de linha de comando -

Exemplo

// File Name GreetingServer.java
import java.net.*;
import java.io.*;

public class GreetingServer extends Thread {
   private ServerSocket serverSocket;
   
   public GreetingServer(int port) throws IOException {
      serverSocket = new ServerSocket(port);
      serverSocket.setSoTimeout(10000);
   }

   public void run() {
      while(true) {
         try {
            System.out.println("Waiting for client on port " + 
               serverSocket.getLocalPort() + "...");
            Socket server = serverSocket.accept();
            
            System.out.println("Just connected to " + server.getRemoteSocketAddress());
            DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
            
            System.out.println(in.readUTF());
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
            out.writeUTF("Thank you for connecting to " + server.getLocalSocketAddress()
               + "\nGoodbye!");
            server.close();
            
         } catch (SocketTimeoutException s) {
            System.out.println("Socket timed out!");
            break;
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            break;
         }
      }
   }
   
   public static void main(String [] args) {
      int port = Integer.parseInt(args[0]);
      try {
         Thread t = new GreetingServer(port);
         t.start();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

Compile o cliente e o servidor e inicie o servidor da seguinte forma - 
$ java GreetingServer 6066
Waiting for client on port 6066...

Verifique o programa cliente da seguinte forma -

Saída

$ java GreetingClient localhost 6066
Connecting to localhost on port 6066
Just connected to localhost/127.0.0.1:6066
Server says Thank you for connecting to /127.0.0.1:6066
Goodbye!

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