آموزش Java-آموزش Networking Socket Programming در جاوا

عبارت network programming   اشاره به برنامه هایی دارد که در راستای چند ابزار اجرا می شود که در آن تمام این ابزار با استفاده از یک شبکه به یکدیگر مرتبط هستند.

پوشه ی java.net از J2SE APIs  حاوی مجموعه ای از گروه ها و اینترفیس هاست که جزئیات سطح پایین ارتباط را ارائه می دهد و به شما اجازه ی نوشتن برنامه هایی را می دهد که روی برطرف کردن مشکل موجود تمرکز می کند.

پوشه ی پشتیبانی برای دو پروتکل مشترک شبکه ارائه می دهد:

·         TCP: TCP مخفف Transmission Control Protocol  می باشد که اجازه ی ارتباطات مجاز بین دو برنامه را می دهد. TCP معمولا در اینترنت پروتکل استفاده می شود که با عنوان TCP/IP  مورد اشاره قرار می گیرد.

·         UDP: UDP مخفف User Datagram Protocol  می باشد، یک پروتکل بدون اتصال که به بسته های داده اجازه می دهد بین برنامه ها تعویض شوند.

این آموزش درک خوبی از موضوعات زیر ارائه می دهد:

·         Socket Programming: این مفهوم در Networking بسیار مورد استفاده قرار می گیرد و با جزئیات کامل توضیح داده شده است.

·         URL Processing: این برنامه به طور مجزا مورد استفاده قرار می گیرد. اینجا را کلیک کنید تا در مورد URL Processing در زبان جاوا فرا بگیرید.

برنامه نویسی Socket:

Socket ها با استفاده از TCP یک مکانیزم ارتباطی بین دو کامپیوتر برقرار می کنند. برنامه ی یک کاربر در انتهای اتصال خود یک socket ایجاد می کند و سعی می کند تا آن socket را به یک سرور متصل کند.

وقتی اتصال برقرار شد، سرور یک آبجکت socket روی در انتهای ارتباط آن ایجاد می کند. اکنون سرور و کاربر می توانند با نوشتن و خواندن از یک socket با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

گروه java.net.Socket  نشان دهنده ی یک socket می باشد و گروه java.net.ServerSocket  یک مکانیزم برای برنامه ی سرور ارائه می دهد تا با آنها به کاربران گوش دهند و ارتباط ها را گسترش دهند.

مراحل زیر در هنگام انتشار اتصال یک TCP بین دو کامپیوتر با استفاده از socket ها، اتفاق می افتند:

·         سرور یک آبجکت ServerSocket  را نمونه گذاری می کند، در حالی که اشاره دارد به اینکه ارتباط کدام پورت قرار است اتفاق بیفتد.

·         سرور متود accept()  را از گروه ServerSocket درخواست می کند. این متود تا زمانیکه یک کاربر روی پورت ارائه شده به سرور متصل شود، منتظر می ماند.

·         پس از انتظار سرور، کاربر یک آبجکت Socket را نمونه گذاری می  کند، درحالیکه نام سرور و شماره ی پورت را برای اتصال به آن تعیین می کند.

·         سازنده ی گروه Socket سعی می کند کاربر را به سرور تعیین شده و شماره ی پورت متصل کند. اگر این ارتباط منتشر شود، اکنون کاربر دارای یک آبجکت Socket می باشد که توانایی ارباط با سرور را دارد.

·         در قسمت سرور متود accept() روی سرور یک ارجاع به socket جدید دارد که به socket کاربر متصل می باشد.

پس از برقراری اتصالات، ارتباط از طریق جریان های I/O اتفاق می افتند. هر socket دارای یک OutputStream  و یک InputStream  می باشد. OutputStream  کاربر به InputStream  سرور متصل می باشد و InputStream  کاربر به OutputStream  سرور متصل است.

TCP یک پروتکل ارتباطی twoway  (دو مسیره) است، بنابراین می تواند در راستای دو جریان به طور همزمان ارسال شود. برای اجرای socket ها گروه های مفید زیر مجموعه ای کامل از متودها را ارائه می دهند.

متودهای گروه ServerSocket:

گروه java.net.ServerSocket   توسط برنامه های سرور برای برقراری یک پورت و گوش دادن به تقاضاهای کاربر استفاده می شود.

گروه ServerSocket  دارای چهارسازنده می باشد:

If the ServerSocket constructor does not throw an exception, it means that your application has successfully bound to the specified port and is ready for client requests.

Here are some of the common methods of the ServerSocket class:

وقتی که accept() توسط ServerSocket  درخواست می شود، تا زمانیکه یک کاربر متصل نشود، متود گزارش داده نمی شود. پس از اتصال یک کاربر، ServerSocket  یک socket جدید روی یک پورت تعیین نشده ایجاد می کند و یک ارجاع به این Socket جدید بازمی گرداند. اکنون یک اتصال TCP بین کاربر و سرور وجود دارد و ارتباط می تواند آغاز شود.

متودهای گروه socket:

گروه java.net.Socket   یک socket  را نمایش می دهد که هم کاربر و هم سرور برای ارتباط با یکدیگر از آن استفاده می کنند. کاربر یک آبجکت socket را با نمونه گذاری یک نمونه، برقرار می کند، در حالیکه سرور یک آبجکت Socket را از مقدار گزارش شده ی متود accept()  برقرار می کند.

گروه Socket دارای پنج سازنده است که یک کاربر برای اتصال به یک سرور استفاده می کند:

وقتی که سازنده ی Socket بازگردانده می شود، به سادگی یک آبجکت Socket نمونه گذاری نمی کند اما در واقع سعی می کند به سرور و پورت مشخص شده متصل شود.

برخی از متودهای جالب در گروه Socket در اینجا لیست شده اند. دقت داشته باشید که هم سرور و هم آبجکت دارای آبجکت Socket می باشند، بنابراین این متودها می توانند هم توسط کاربر و هم توسط سرور داخواست شوند.

متودهای گروه InetAddress:

این گروه یک آدرس Internet Protocol (IP)  را ارائه می دهد. در اینجا متودهای مفیدی را مشاهده می کنید که در هنگام برنامه نویسی socket نیاز خواهند بود:

مثال مربوط به کاربر Socket:

GreetingClient زیر یک برنامه ی کاربر می باشد که با استفاده از یک socket به یک سرور متصل می شود و پیام احوالپرسی می فزستد و سپس منتظر پاسخ می ماند.

// 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();

      }

   }

}

مثال Socket Server:

برنامه ی GreetingServer  زیر مثالی از یک برنامه ی سرور می باشد که از گروه Socket برای گوش دادن به کاربران روی شماره ی یک پورت استفاده می کند که این شماره به وسیله ی فرمان خطی تعیین می شود:

// 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();

      }

   }

}

کاربر و سرور را کامپایل کرده و سپس سرور را مانند زیر آغاز می کند:

$ java GreetingServer 6066

Waiting for client on port 6066...

برنامه ی کاربر را مانند زیر چک می کند:

$ 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!