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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Sprachbeschreibung
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Mathematisches
6 Eigene Klassen schreiben
7 Angewandte Objektorientierung
8 Exceptions
9 Die Funktionsbibliothek
10 Threads und nebenläufige Programmierung
11 Raum und Zeit
12 Datenstrukturen und Algorithmen
13 Dateien und Datenströme
14 Die eXtensible Markup Language (XML)
15 Grafische Oberflächen mit Swing
16 Grafikprogrammierung
17 Netzwerkprogrammierung
18 Verteilte Programmierung mit RMI und Web-Services
19 JavaServer Pages und Servlets
20 Applets
21 Midlets und die Java ME
22 Datenbankmanagement mit JDBC
23 Reflection und Annotationen
24 Logging und Monitoring
25 Sicherheitskonzepte
26 Java Native Interface (JNI)
27 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
A Die Begleit-DVD
Stichwort
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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom Programmieren mit der Java Standard Edition Version 6
Java ist auch eine Insel 7., aktualisierte Auflage geb., mit DVD (November 2007) 1.492 S., 49,90 Euro Galileo Computing ISBN 978-3-8362-1146-8 |
| 17 Netzwerkprogrammierung
|  | 17.1 Grundlegende Begriffe
|  |  | 17.1.1 Internet-Standards und RFC
|  | 17.2 URI und URL
|  |  | 17.2.1 URI
|  |  | 17.2.2 Die Klasse URL
|  |  | 17.2.3 Informationen über eine URL
|  |  | 17.2.4 Der Zugriff auf die Daten über die Klasse URL
|  |  | 17.2.5 Verbindungen durch einen Proxy-Server
|  | 17.3 Die Klasse URLConnection
|  |  | 17.3.1 Methoden und Anwendung von URLConnection
|  |  | 17.3.2 Protokoll- und Content-Handler
|  |  | 17.3.3 Im Detail: vom URL zur URLConnection
|  |  | 17.3.4 Der Protokoll-Handler für Jar-Dateien
|  |  | 17.3.5 Passwort-geschützte Seiten mit Basic Authentication/ Proxy-Authentifizierung
|  | 17.4 Mit GET und POST Daten übergeben
|  |  | 17.4.1 Kodieren der Parameter für Serverprogramme
|  |  | 17.4.2 Eine Suchmaschine ansprechen
|  | 17.5 Host- und IP-Adressen
|  |  | 17.5.1 Lebt der Rechner?
|  |  | 17.5.2 Das Netz ist Klasse ...
|  |  | 17.5.3 IP-Adresse des lokalen Hosts
|  | 17.6 NetworkInterface
|  | 17.7 Mit dem Socket zum Server
|  |  | 17.7.1 Das Netzwerk ist der Computer
|  |  | 17.7.2 Sockets
|  |  | 17.7.3 Eine Verbindung zum Server aufbauen
|  |  | 17.7.4 Server unter Spannung: die Ströme
|  |  | 17.7.5 Die Verbindung wieder abbauen
|  |  | 17.7.6 Informationen über den Socket
|  |  | 17.7.7 Reine Verbindungsdaten über SocketAddress
|  | 17.8 Client/Server-Kommunikation
|  |  | 17.8.1 Warten auf Verbindungen
|  |  | 17.8.2 Ein Multiplikationsserver
|  |  | 17.8.3 Blockierendes Lesen
|  |  | 17.8.4 Von außen erreichbar sein
|  | 17.9 Apache Jakarta Commons HttpClient und Net
|  |  | 17.9.1 Jakarta Commons HttpClient
|  |  | 17.9.2 Jakarta Commons Net
|  | 17.10 Arbeitsweise eines Webservers
|  |  | 17.10.1 Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
|  |  | 17.10.2 Anfragen an den Server
|  |  | 17.10.3 Die Antworten vom Server
|  |  | 17.10.4 Webserver mit com.sun.net.httpserver.HttpServer
|  | 17.11 Datagram-Sockets
|  |  | 17.11.1 Die Klasse DatagramSocket
|  |  | 17.11.2 Datagramme und die Klasse DatagramPacket
|  |  | 17.11.3 Auf ein hereinkommendes Paket warten
|  |  | 17.11.4 Ein Paket zum Senden vorbereiten
|  |  | 17.11.5 Methoden der Klasse DatagramPacket
|  |  | 17.11.6 Das Paket senden
|  | 17.12 E-Mail
|  |  | 17.12.1 Wie eine E-Mail um die Welt geht
|  |  | 17.12.2 Das Simple Mail Transfer Protocol und RFC 822
|  |  | 17.12.3 POP (Post Office Protocol)
|  |  | 17.12.4 Die JavaMail API
|  |  | 17.12.5 E-Mails mittels POP3 abrufen
|  |  | 17.12.6 E-Mails versenden
|  |  | 17.12.7 Ereignisse und Suchen
|  | 17.13 Tiefer liegende Netzwerkeigenschaften
|  |  | 17.13.1 Internet Control Message Protocol (ICMP)
|  |  | 17.13.2 MAC-Adresse
|  | 17.14 Zum Weiterlesen
## 17.7 Mit dem Socket zum Server Die URL-Verbindungen sind schon Highlevel-Verbindungen, und wir müssen uns nicht erst um Übertragungsprotokolle wie HTTP oder – noch tiefer – TCP/IP kümmern. Aber alle höheren Verbindungen bauen auf Sockets auf, und auch die Verbindung zu einem Rechner über eine URL ist mit Sockets realisiert. Beschäftigen wir uns also nun etwas mit dem Hintergrund. ### 17.7.1 Das Netzwerk ist der Computer Die Rechner, die im Internet verbunden sind, kommunizieren über Protokolle, wobei TCP/IP das wichtigste geworden ist. Die Entwicklung von TCP/IP reicht in die Achtzigerjahre zurück. Die ARPA (Advanced Research Projects Agency) gab der Universität von Berkeley (Kalifornien) den Auftrag, unter Unix das TCP/IP-Protokoll zu implementieren, um dort im Netzwerk zu kommunizieren. [Dass das Internet nur entwickelt wurde, um bei Rechnerausfällen infolge kriegerischer Aktivitäten Kommunikation weiter zu ermöglichen, trifft nicht zu. Larry Roberts bemerkt dazu, dass die Entwickler dem Ministerium die Vorteile des Internets mit diesem Argument verkauften, um mehr Forschungsgelder zu bekommen. ] Was sich die Kalifornier ausgedacht hatten, fand auch in der Berkeley Software Distribution (BSD), einer Unix-Variante, Verwendung: die Berkeley-Sockets. Mittlerweile hat sich das Berkeley-Socket-Interface über alle Betriebssystemgrenzen hinweg verbreitet und ist der De-facto-Standard für TCP/IP-Kommunikation, so auch unter Windows. ### 17.7.2 Sockets Ein Socket dient zur Abstraktion und ist ein Verbindungspunkt in einem TCP/IP-Netzwerk. Werden mehrere Computer verbunden, so implementiert jeder Rechner einen Socket: Derjenige, der Daten empfängt (Client), öffnet eine Socket-Verbindung zum Horchen, und derjenige, der sendet, öffnet eine Verbindung zum Senden (Server). Es lässt sich in der Realität nicht immer ganz trennen, wer Client und wer Server ist, da Server zum Datenaustausch ebenfalls Verbindungen aufbauen können. Doch für den Betrachter von außen ist der Server der Wartende und der Client derjenige, der die Verbindung initiiert. #### Serveradresse und Port Damit der Empfänger den Sender auch hören kann, muss Letzterer durch eine eindeutige Adresse als Server ausgemacht werden. Er bekommt also eine IP-Adresse im Netz und eine ebenso eindeutige Port-Adresse. Der Port ist so etwas wie eine Zimmernummer im Hotel. Die Adresse bleibt dieselbe, aber in jedem Zimmer sitzt jemand und macht seine Aufgaben. Jeder Dienst (Service), den ein Server zur Verfügung stellt, läuft auf einem anderen Port. Eine Port-Nummer ist eine Ganzzahl und in die Gruppen »System« und »Benutzer« eingeteilt. Die so genannten Well-Known-System-Ports (auch Contact Ports genannt) liegen im Bereich von 0 – 1023. Die User-Ports umfassen den restlichen Bereich von 1024 – 65535. Wichtige Port-Nummern sind zum Beispiel 80 für Webserver und 20 für FTP. #### Stream-Sockets/Datagram-Sockets Ein Stream-Socket baut eine feste Verbindung zu einem Rechner auf. Das Besondere daran: Die Verbindung bleibt für die Dauer der Übertragung bestehen. Dies ist bei der anderen Form der Sockets, den Datagram-Sockets, nicht der Fall. Wir behandeln die Stream-Sockets zuerst. ### 17.7.3 Eine Verbindung zum Server aufbauen Um Daten von einer Stelle zur anderen zu schicken, muss zunächst eine Verbindung zum Server bestehen. Dieser wiederum beantwortet die eingehenden Fragen. Mit den Netzwerkklassen unter Java lassen sich sowohl client- als auch serverbasierte Programme schreiben. Da die Clientseite noch einfacher als die Serverseite ist – in Java ist Netzwerkprogrammierung ein Genuss –, beginnen wir mit dem Client. Dieser muss mit einem horchenden Server verbunden werden – eine Verbindung, die durch die java.net.Socket-Klasse aufgebaut wird.
Beispiel Baue Verbindung zu einem Rechner auf Port 80 auf, der »die.weite.welt« heißt.
    Socket socket = new Socket( "die.weite.welt", 80 );
Der erste Parameter des Konstruktors erwartet den Namen des Servers (Host-Adresse), mit dem wir uns verbinden wollen. Der zweite Parameter steht für den Port.
Hinweis Verbinden wir ein Applet mit dem Server, von dem es geladen wurde, würden wir mit getCodeBase().getHost() arbeiten, etwa so:
    Socket socket = new Socket( getCodeBase().getHost(), 7 );
Es gibt noch eine andere Möglichkeit, um zu einem Host zu gelangen: über die Klasse InetAddress:
    Socket secondSocket = new Socket( server.getInetAddress(), 1234 );
Alternativ ermittelt die Funktion getHostByName(String) die InetAddress eines Hosts. Ist der Server nicht erreichbar, so löst das System bei allen Socket-Konstruktionsversuchen eine UnknownHostException aus; dabei handelt es sich um eine Unterklasse von IOException, sodass grundsätzlich ein Auffangen/Weiterleiten einer IOException ausreicht.
    class java.net.Socket
Socket( String host, int port ) throws IOException Erzeugt einen Stream-Socket und verbindet ihn mit der Port-Nummer am angegebenen Host. Socket( InetAddress address, int port ) throws IOException Erzeugt einen Stream-Socket und verbindet ihn mit der Port-Nummer am Host mit der angegebenen IP-Nummer. Socket( String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort ) throws IOException Erzeugt einen Socket für den Host host am Port port und bindet ihn an die lokale Adresse localAddr und an den lokalen Port localPort. Socket( InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort ) throws IOException Erzeugt einen Socket für den durch address gegebenen Host am Port port und bindet ihn an die lokale Adresse localAddr und an den lokalen Port localPort. Socket() throws IOException Erzeugt einen nicht verbundenen Socket über die Standard-SocketImpl. protected Socket( SocketImpl impl ) throws IOException Erzeugt einen unverbundenen Socket mit einer benutzerdefinierten SocketImpl. Nützlich für Unterklassen mit angepassten Verbindungen, die etwa den Datenstrom verschlüsseln oder komprimieren. ### 17.7.4 Server unter Spannung: die Ströme Besteht erst einmal die Verbindung, so wird mit den Daten vom Server genauso verfahren wie mit den Daten aus einer Datei. Die Socket-Klasse liefert uns mit getInputStream() und getOutputStream() Kommunikationsströme, mit denen wir Daten vom Server lesen und Daten zum Server schreiben können. Oft werden die Ströme aufgewertet, etwa zum Lesen zu einem BufferedReader oder Scanner oder zu einem DataOutputStream oder PrintWriter zum Schreiben. Wir kennen das Aufwertungsprinzip schon von den URL-Verbindungen und von der Dateieingabe/-ausgabe.
Beispiel Vom einen Socket socket wollen wir über einen Scanner eine Zeichenkette lesen:
    Scanner scanner = new Scanner( socket.getInputStream() );
    String s = scanner.nextLine();
Zum Server wollen wir eine Zeichenkette schicken:
    OutputStream out = socket.getOutputStream();
    PrintWriter printer = new PrintWriter( out, true );
    printer.println( "Hallo Server" );
    class java.net.Socket
InputStream getInputStream() throws IOException Liefert den Eingabestrom für den Socket. OutputStream getOutputStream() throws IOException Liefert den Ausgabestrom für den Socket. ### 17.7.5 Die Verbindung wieder abbauen Die Methode close() leitet das Ende einer Verbindung ein und gibt dem Betriebssystem die reservierten Handles zurück. Ohne Freigabe könnte das Betriebssystem unter Umständen nach einer gewissen Zeit keine Handles mehr zurückgeben, und eine Fortsetzung der Arbeit wäre nicht möglich. Dies geht so weit, dass auch der Browser keine HTML-Seite mehr vom Server bekommt. Kommt es jedoch vor, dass sich zwar einige Verbindungen aufbauen lassen, danach aber Schluss ist, sollte diese Lücke untersucht werden.
    class java.net.Socket
void close() throws IOException Schließt den Socket. ### 17.7.6 Informationen über den Socket Wie beim URL-Objekt lässt auch die Klasse Socket keine grundsätzlich wichtigen Änderungen zu. Port-Adresse wie auch das Ziel müssen beim Erzeugen bekannt sein, doch lassen sich wie bei einer URL Informationen über das Socket-Objekt einholen.
    class java.net.Socket
InetAddress getInetAddress() Liefert die Adresse, mit der der Socket verbunden ist. InetAddress getLocalAddress() Liefert die lokale Adresse, an die der Socket gebunden ist. int getPort() Gibt den Remote-Port zurück, mit dem der Socket verbunden ist. int getLocalPort() Gibt den lokalen Port des Sockets zurück. Hier klicken, um das Bild zu vergrößern Weitere Funktionen kommen noch hinzu, die allerdings an einem Beispiel demonstriert werden sollen: Listing 17.11 com/tutego/insel/net/SocketProperties.java. main()
    Socket s = new Socket( "www.tutego.com", 80 );
    out.println( s.getKeepAlive() );           // false
    out.println( s.getLocalAddress() );        // /192.168.2.138
    out.println( s.getLocalPort() );           // 1456
    out.println( s.getLocalSocketAddress() );  // /192.168.2.138:1202
    out.println( s.getOOBInline() );           // false
    out.println( s.getPort() );                // 80
    out.println( s.getRemoteSocketAddress() ); // www.tutego.com/82.96.100.30:80
    out.println( s.getReuseAddress() );        // false
    out.println( s.getReceiveBufferSize() );   // 8192
    out.println( s.getSendBufferSize() );      // 8192
    out.println( s.getSoLinger() );            // –1
    out.println( s.getTcpNoDelay() );          // false
    out.println( s.getTrafficClass() );        // 0
### 17.7.7 Reine Verbindungsdaten über SocketAddress Die Socket-Klasse bietet neben der Beschreibung der Verbindungsparameter auch Methoden zum Aufbau der Verbindung und Metadaten. Sind nur die Verbindungsdaten Adresse und Port nötig, so lassen sich diese auch durch InetSocketAddress-Objekte beschreiben. Alle InetSocketAddress-Objekte sind von der Klasse SocketAddress abgeleitet, wofür es bisher jedoch nur diese eine Unterklasse gibt. Für den Aufbau von InetSocketAddress-Objekten stehen drei Konstruktoren bereit:
    class java.net.InetSocketAddress
    extends SocketAddress
InetSocketAddress( String hostname, int port ) InetSocketAddress( InetAddress addr, int port ) InetSocketAddress( int port ) Natürlich stellt sich die Frage, warum ein Programm InetSocketAddress-Objekte nutzen sollte, wenn doch auch Socket-Objekte alle Verbindungsdaten enthalten. Ein Grund ist, dass Objekte vom Typ InetSocketAddress serialisierbar sind, und ein anderer, dass über SocketAddress-Objekte bei einer gewünschten Verbindung leicht ein Timeout gesetzt werden kann.
Beispiel Versuche, eine Verbindung zu einem Rechner aufzubauen. Wenn nach 100 Milli-sekunden kein Kontakt zustande kommt, folgt eine SocketTimeoutException:
    SocketAddress addr = new InetSocketAddress( host, port );
    Socket socket = new Socket();
    socket.connect( addr, 100 );
    class java.net.Socket
void connect( SocketAddress endpoint, int timeout ) throws IOException Baue eine Socket-Verbindung auf. Die Verbindungsparameter kommen aus dem SocketAddress-Objekt. void connect( SocketAddress endpoint, int timeout ) throws IOException Baue eine Socket-Verbindung auf. Wenn nach timeout Millisekunden keine Verbindung möglich ist, erfolgt eine SocketTimeoutException. ### Ihr Kommentar Wie hat Ihnen das <openbook> gefallen? Wir freuen uns immer über Ihre freundlichen und kritischen Rückmeldungen.
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