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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Neues in Java 7
2 Threads und nebenläufige Programmierung
3 Datenstrukturen und Algorithmen
4 Raum und Zeit
5 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
6 Datenströme
7 Die eXtensible Markup Language (XML)
8 Dateiformate
9 Grafische Oberflächen mit Swing
10 Grafikprogrammierung
11 Netzwerkprogrammierung
12 Verteilte Programmierung mit RMI
13 RESTful und SOAP Web-Services
14 JavaServer Pages und Servlets
15 Applets
16 Datenbankmanagement mit JDBC
17 Technologien für die Infrastruktur
18 Reflection und Annotationen
19 Dynamische Übersetzung und Skriptsprachen
20 Logging und Monitoring
21 Java Native Interface (JNI)
22 Sicherheitskonzepte
23 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort
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Java 7 - Mehr als eine Insel von Christian Ullenboom Das Handbuch zu den Java SE-Bibliotheken
Java 7 - Mehr als eine Insel Galileo Computing 1433 S., 2012, geb. 49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1507-7 |
| 11 Netzwerkprogrammierung
|  | 11.1 Grundlegende Begriffe
|  | 11.2 URI und URL
|  |  | 11.2.1 Die Klasse URI
|  |  | 11.2.2 Die Klasse URL
|  |  | 11.2.3 Informationen über eine URL *
|  |  | 11.2.4 Der Zugriff auf die Daten über die Klasse URL
|  | 11.3 Die Klasse URLConnection *
|  |  | 11.3.1 Methoden und Anwendung von URLConnection
|  |  | 11.3.2 Protokoll- und Content-Handler
|  |  | 11.3.3 Im Detail: vom URL zur URLConnection
|  |  | 11.3.4 Der Protokoll-Handler für Jar-Dateien
|  |  | 11.3.5 Basic Authentication und Proxy-Authentifizierung
|  | 11.4 Mit GET und POST Daten übergeben *
|  |  | 11.4.1 Kodieren der Parameter für Serverprogramme
|  |  | 11.4.2 Eine Suchmaschine mit GET-Request ansprechen
|  |  | 11.4.3 POST-Request absenden
|  | 11.5 Host- und IP-Adressen
|  |  | 11.5.1 Lebt der Rechner?
|  |  | 11.5.2 IP-Adresse des lokalen Hosts
|  |  | 11.5.3 Das Netz ist klasse
|  |  | 11.5.4 NetworkInterface
|  | 11.6 Mit dem Socket zum Server
|  |  | 11.6.1 Das Netzwerk ist der Computer
|  |  | 11.6.2 Sockets
|  |  | 11.6.3 Eine Verbindung zum Server aufbauen
|  |  | 11.6.4 Server unter Spannung: die Ströme
|  |  | 11.6.5 Die Verbindung wieder abbauen
|  |  | 11.6.6 Informationen über den Socket *
|  |  | 11.6.7 Reine Verbindungsdaten über SocketAddress *
|  | 11.7 Client-Server-Kommunikation
|  |  | 11.7.1 Warten auf Verbindungen
|  |  | 11.7.2 Ein Multiplikationsserver
|  |  | 11.7.3 Blockierendes Lesen
|  |  | 11.7.4 Von außen erreichbar sein *
|  | 11.8 Apache HttpComponents und Commons Net *
|  |  | 11.8.1 HttpComponents
|  |  | 11.8.2 Apache Commons Net
|  | 11.9 Arbeitsweise eines Webservers *
|  |  | 11.9.1 Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
|  |  | 11.9.2 Anfragen an den Server
|  |  | 11.9.3 Die Antworten vom Server
|  |  | 11.9.4 Webserver mit com.sun.net.httpserver.HttpServer
|  | 11.10 Verbindungen durch einen Proxy-Server *
|  |  | 11.10.1 System-Properties
|  |  | 11.10.2 Verbindungen durch die Proxy-API
|  | 11.11 Datagram-Sockets *
|  |  | 11.11.1 Die Klasse DatagramSocket
|  |  | 11.11.2 Datagramme und die Klasse DatagramPacket
|  |  | 11.11.3 Auf ein hereinkommendes Paket warten
|  |  | 11.11.4 Ein Paket zum Senden vorbereiten
|  |  | 11.11.5 Methoden der Klasse DatagramPacket
|  |  | 11.11.6 Das Paket senden
|  | 11.12 E-Mail *
|  |  | 11.12.1 Wie eine E-Mail um die Welt geht
|  |  | 11.12.2 Das Simple Mail Transfer Protocol und RFC 822
|  |  | 11.12.3 POP (Post Office Protocol)
|  |  | 11.12.4 Die JavaMail API
|  |  | 11.12.5 E-Mails mittels POP3 abrufen
|  |  | 11.12.6 Multipart-Nachrichten verarbeiten
|  |  | 11.12.7 E-Mails versenden
|  |  | 11.12.8 Ereignisse und Suchen
|  | 11.13 Tiefer liegende Netzwerkeigenschaften *
|  |  | 11.13.1 Internet Control Message Protocol (ICMP)
|  |  | 11.13.2 MAC-Adresse
|  | 11.14 Zum Weiterlesen
## 11.3 Die Klasse URLConnection * Ein Exemplar des Typs URLConnection kann über die gegebene URL eine Verbindung zum Server aufbauen. Die Klasse ist abstrakt, und die Unterklassen implementieren konkrete Protokolle (wie HTTP), mit denen die Verbindung zum Inhalt aufgebaut wird. Die Unterklassen bedienen sich dabei der Objekte der Klasse URLStreamHandler, mit denen der eigentliche Inhalt ausgelesen wird. ### 11.3.1 Methoden und Anwendung von URLConnection Die Klasse URLConnection ist ein wenig HTTP-lastig, denn viele Methoden haben nur für URLs auf Webseiten eine Bedeutung. So stellt die Klasse Methoden bereit, um die HTTP-Header zu lesen. Das ist etwas untypisch für andere Protokolle, die vielleicht keine Header setzen. Da eine Datei, die vom Webserver kommt, den Inhalt (engl. content) immer ankündigt, kann die Klasse URLConnection mit einem Content-Handler den Inhalt erkennen. #### Zum Datum Um zu erfahren, wann die Datei auf dem Server gelandet ist, kann getDate() beziehungsweise getLastModified() verwendet werden: Listing 11.3: com/tutego/insel/net/UrlConnectionHeader.java, main()
    URL url = new URL( "http://www.tutego.com/index.html" );
    URLConnection con = url.openConnection();
    System.out.println( con );
    System.out.println( "Date            : " + new Date(con.getDate()) );
    System.out.println( "Last Modified   : " + new Date(con.getLastModified()) );
    System.out.println( "Content encoding: " + con.getContentEncoding() );
    System.out.println( "Content type    : " + con.getContentType() );
    System.out.println( "Content length  : " + con.getContentLength() );
Die Programmzeilen würden etwa folgende Ausgabe erzeugen:
    sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection:http://www.tutego.com/index.html
    Date            : Tue Mar 27 10:02:28 CEST 2007
    Last Modified   : Mon Mar 26 12:01:45 CEST 2007
    Content encoding: null
    Content type    : text/html
    Content length  : 16116
Abbildung 11.3: Klassendiagramm für URLConnection #### HTTP-Header Die meisten Header-Attribute verarbeitet getHeaderField(). Die Methode getHeaderFieldInt() ist eine Fassade und ruft Integer.parseInt(getHeaderField(name)) auf. Ebenso wandelt getHeaderFieldDate() mittels getHeaderField() den String zuerst in ein long um und konvertiert ihn anschließend in ein Date-Objekt. Sehen wir uns zwei weitere Methoden an: Listing 11.4: java/net/URLConnection.java, Ausschnitt
    public String getContentType() {
      return getHeaderField("content-type");
    }
    public long getLastModified() {
      return getHeaderFieldDate("last-modified", 0);
    }
Wie nun getHeaderField() wirklich implementiert ist, können wir nicht sehen, da es sich dabei um eine Methode handelt, die von einer Sun-Unterklasse überschrieben wird. Prinzipiell ist die URLConnection-Klasse zwar für alle Protokolle gleichwertig, doch an anderer Stelle wurde schon erwähnt, dass sie eher zu Gunsten von HTTP entscheidet. Deshalb muss ein Rückgabewert von getLastModified() von einer FTP-Verbindung mit Vorsicht genossen werden. #### Verbindung nur mit Lesen oder Schreiben Über eine URLConnection lassen sich Daten lesen und auch schreiben. Standardmäßig ist die Verbindung zur Eingabe bereit, aber zur Ausgabe nicht. Die Zustände ändern die Methoden setDoInput(boolean) und setDoOutput(boolean). Insbesondere wenn der initiierende Client Daten zurücksenden möchte, muss er mit setDoOutput(true) die URLConnection initialisieren. ### 11.3.2 Protokoll- und Content-Handler Falls ein passender Content-Handler eingetragen ist, bietet getContent() Zugriff auf den Inhalt eines URL-Objekts. Mit einer kleinen Zeile können wir erfragen, welches Handler-Objekt eine URL-Klasse für den Datenstrom einsetzt:
    Object o = u.getContent();
    System.out.println( "Schnapp: Ich habe einen " + o.getClass().getName() );
getContent() erkennt nun am Content-Type oder an den ersten Bytes den Dateitypus. Dann konvertiert ein Content-Handler die Bytes seines Datenstroms in ein Java-Objekt. Der Protokoll-Handler überwacht die Verbindung zum Server und stellt dann die Verbindung zu einem konkreten Content-Handler her, der die Konvertierung in ein Objekt übernimmt. Zusammenfassend lassen sich Content- und Protokoll-Handler wie folgt definieren: Content-Handler: Durch einen Content-Handler wird die Funktionalität der URL-Klasse erweitert. Es können Quellen verschiedener MIME-Typen durch die Methode getContent() als Objekte zurückgegeben werden. Leider beschreibt die Java-Spezifikation nicht, welche Content-Handler bereitgestellt werden müssen. Für GIFs und JPEGs gibt es Handler, die gleich ImageProducer anlegen. Protokoll-Handler: Auch ein Protokoll-Handler erweitert die Möglichkeiten der URL-Klassen. Das Protokoll ist der erste Teil einer URL und gibt bei Übertragungen wie »http« die Kommunikationsmethode an. Auch hier gibt es keine verbindliche Verpflichtung, diese bei einer JVM auszuliefern. So unterstützt das JDK Protokolle wie »file«, »ftp«, »jar«, »mailto«, doch schon Netscape benutzt andere Implementierungen der Klasse URLConnection. Noch anders sieht es beim Microsoft Internet Explorer aus. Also hilft nur das Selberprogrammieren.[87](Wer sich mit der Implementierung von Protokoll-Handlern näher auseinandersetzen möchte, der findet in dem Buch »Java Network Programming« von Elliotte Rusty Harold die Beispiele für einen Finger-Protokoll-Handler online unter http://www.ibiblio.org/java/books/jnp3/examples/16/.)
    abstract class java.net.URLConnection
Object getContent() throws IOException, UnknownServiceException Liefert den Inhalt, auf den die URL verweist. UnknownServiceException ist eine Unterklasse von IOException, es reicht also ein catch auf IOException aus.
    final class java.net.URL
    implements Serializable
final Object getContent() throws IOException Liefert den Inhalt, auf den die URL verweist. Die Methode ist eine Abkürzung für openConnection().getContent(). Wegen der Umleitung auf das URLConnection-Objekt kann auch hier eine UnknownServiceException auftauchen. ### 11.3.3 Im Detail: vom URL zur URLConnection Im Konstruktor des URL-Objekts wird festgelegt, um welches Protokoll es sich handelt, etwa um HTTP. Dann wird die interne Methode getURLStreamHandler(Protokoll) aufgerufen. Sie ist die eigentliche Arbeitsstelle und findet eine entsprechende Klasse, die das Protokoll behandelt. Das funktioniert so: An das Präfix sun.net.www.protocol. wird der Name des Handlers (zum Beispiel ftp, http) und anschließend ein .Handler angehängt. Nun wird über Class.forName(clsName) nachgesehen, ob die Klasse schon im System geladen wurde. Wenn nicht, versucht der Klassenlader, über loadClass(clsName) an die Klasse zu kommen. Falls die Klasse geladen werden konnte, wird sie mit newInstance() initialisiert und als URLStreamHandler zurückgegeben. Der Konstruktor von URL merkt sich diesen Handler in einer internen Variable handler. Die Methode würde null zurückliefern, falls sie mit dem Protokoll nichts anzufangen weiß – dies bekämen wir zu spüren, denn eine null heißt MalformedURLException(). openConnection() von URL macht nichts weiter, als vom jeweiligen Handler wiederum openConnection() aufzurufen. Die Handler wissen für ihr Protokoll, wie die Verbindung aufzubauen ist. Denn für Webseiten mit dem HTTP-Protokoll sieht dies anders aus als bei einer Dateiübertragung mit dem FTP-Protokoll:
    public URLConnection openConnection() throws java.io.IOException
    {
      return handler.openConnection( this );
    }
Der Handler übernimmt selbst das Öffnen. Zurückgegeben wird ein Objekt vom Typ URLConnection, und wir können damit auf die Referenz lesend (wir holen uns also Informationen beispielsweise von der Webseite) und schreibend (zum Beispiel für eine CGI-Abfrage) reagieren. Die Klasse URLConnection ist selbst abstrakt, und die Unterklassen implementieren ihr eigenes Protokoll. Es muss betont werden, dass bei der Erzeugung eines URLConnection-Objekts noch keine Verbindung aufgebaut wird. Dies erfolgt mit den Methoden getOutputStream() oder getInputStream(). Der Handler von URLConnection ist vom Typ URLStreamHandler, eine abstrakte Superklasse, die von allen Stream-Protokoll-Handlern implementiert wird. Leider können wir diese Implementierung nicht im Quelltext sehen.
    abstract class java.net.URLConnection
URLConnection openConnection() throws IOException Liefert ein URLConnection-Objekt, das die Verbindung zum entfernten Objekt vertritt. openConnection() wird vom Protokoll-Handler immer dann aufgerufen, wenn eine neue Verbindung geöffnet wird. ### 11.3.4 Der Protokoll-Handler für Jar-Dateien Wir haben gesehen, dass url.openConnection() den Datenstrom öffnet und einen passenden Protokoll-Behandler sucht. Um die typischen Behandler-Eigenschaften zu nutzen, passen wir den Typ der Rückgabe an, sodass wir zum Beispiel eine URLConnection zu einer HttpURLConnection aufwerten, wenn wir wissen, dass der zu erwartende Behandler eine HTTP-Verbindung übernimmt. So wie HttpURLConnection das Protokoll HTTP übernimmt, kümmert sich die JarURLConnection um das Protokoll »jar«, das sich auf Java-Archive bezieht. Das Format für die URL beginnt mit dem Namen des Protokolls, dem hinter dem Doppelpunkt die URL folgt. Den Abschluss bildet zwingend die Zeichenfolge »!/«:
    URL url = new URL("jar:http://server.org/repository/path/my.jar?md=65!/");
Des Weiteren lässt sich im Archiv eine bestimmte Datei auswählen. Die Angabe folgt dann hinter dem Trenner »!/«:
    String host = "http://server.org/repository/path/my.jar?md=65";
    String path = "a/a.class";
    URL url = new URL( "jar:" + host + "!/" + path );
Nach dem Aufbau des URL-Objekts liefert url.openConnection() das URLConnection-Objekt, das wir aber explizit an JarURLConnection anpassen. Das bietet die Möglichkeit, mit getJarFile() auf das Java-Archiv zuzugreifen:
    JarURLConnection conn = (JarURLConnection) url.openConnection();
    JarFile jarFile = conn.getJarFile();
Das JarFile repräsentiert die Datei mit ihren Dateien, die vom Typ JarEntry sind. Mit der Methode getEntry(String) lässt sich eine bestimmte Datei auswählen. Eine Liste der eingebundenen Dateien liefert entries() über eine Enumeration:
    for ( Enumeration it = jarFile.entries(); it.hasMoreElements(); )
    {
      JarEntry entry = ( JarEntry ) it.nextElement();
      if ( ! entry.isDirectory() )
        System.out.println( entry + ", " + entry.getSize() );
    }
Während getJarFile() das gesamte Archiv repräsentiert, kann ja in der URL gleich eine ganz konkrete Datei ausgewählt sein. Dann ist JarFile gar nicht nötig, denn das Interesse liegt nun auf einer konkreten Datei. Die liefert getJarEntry() auf dem JarURLConnection-Objekt wieder als JarEntry-Objekt. So viele Methoden bietet JarURLConnection nicht an, doch kann getManifest() (liefert ein Manifest-Objekt) nützlich sein, um an die Beschreibung des Archivs zu gelangen. Um den Inhalt zu beziehen, vermuten wir bei JarEntry eine Methode, die einen Strom liefert. Dem ist aber nicht so. Stattdessen gibt es eine Methode getInputStream() bei JarFile, die als Parameter den JarEntry erwartet:
    JarFile jarFile = conn.getJarFile();
    ZipEntry entry = jarFile.getEntry( "a/a.class" );
    InputStream in = new BufferedInputStream( jarFile.getInputStream(entry) );
### 11.3.5 Basic Authentication und Proxy-Authentifizierung URL-Verbindungen können durch die Basic Authentication, also durch ein Passwort, geschützt sein. Anwender bemerken dies, wenn sich ein Eingabedialog öffnet, der die Eingabe eines Namens und eines Passworts erzwingt. Beispiel: Eine fiktive Webseite http://www.bla.net/login/ zeigt einen Eingabedialog. Erst die Identifizierung mit dem Benutzernamen »user« und dem Passwort »abc« gibt den Inhalt der Webseite preis. Abbildung 11.4: Windows-Dialog zur Authentifizierung einer Webseite Ohne das Login kommt auch ein Java-Programm nicht an die Seite. Daher muss der Java-Client der Authentifizierungsbitte nachkommen und Benutzername sowie Passwort schicken. Glücklicherweise geht das in Java mit der Klasse java.net.Authenticator ganz einfach: Listing 11.5: com/tutego/insel/net/BasicAuth.java, main()
    Authenticator.setDefault( new Authenticator()
    {
      @Override protected PasswordAuthentication getPasswordAuthentication()
      {
        System.out.printf( "url=%s, host=%s, ip=%s, port=%s%n",
                           getRequestingURL(), getRequestingHost(),
                           getRequestingSite(), getRequestingPort() );

        return new PasswordAuthentication( "user", "abc".toCharArray() );
      }
    } );

    URL url = new URL( "http://www.bla.net/login/" );
    System.out.println( new Scanner( url.openStream() ).useDelimiter( "\\Z" ).next() );
Die Anweisung Authenticator.setDefault() setzt einen neuen Authenticator, den die URL-Klasse immer dann nutzt, wenn eine Verbindung aufgebaut wird. Dann ruft die Java-Bibliothek unsere überschriebene Methode getPasswordAuthentication() auf, in der wir ein PasswordAuthentication-Objekt liefern, das den Benutzernamen und das Passwort kodiert. Da getPasswordAuthentication() eine überschriebene Methode ist, kann sie über diverse getXXX()-Methoden auf Zustände zurückgreifen – die Verbindungsdaten wie Host usw. Diese Daten sind nicht unwichtig, da wir ja beabsichtigen, für unterschiedliche Webseiten unterschiedliche Benutzer und Passwörter verwenden zu können. Abbildung 11.5: UML-Diagramm für Authenticator #### Proxy-Authorization Um nicht nur eine Benutzer-Authentifizierung, sondern auch eine Authentifizierung für den Proxy zu realisieren, gibt es zwei Möglichkeiten:
    System.setProperty( "http.proxyUserName", proxyUser );
    System.setProperty( "http.proxyPassword", proxyPass );
Eine andere Variante ist, die Header-Variable »Proxy-Authorization« zu setzen:
    URLConnection conn = url.openConnection();
    String base64 = "Basic " +
                    new sun.misc.BASE64Encoder().encode(
                      (proxyUser + ":" + proxyPass).getBytes() );
    conn.setRequestProperty( "Proxy-Authorization", base64 );
    conn.connect();
    InputStream in = conn.getInputStream();
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