Programmation client/serveur

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1 Programmation client/serveur (sockets sur TCP/IP) java.net Philippe GENOUD UJF Novembre Communications sur Internet Pour communiquer sur Internet les ordinateurs utilisent différents protocoles : TCP (Transfert Control Protocol) protocole destiné aux applications nécessitant une communication fiable et robuste. Permet d établir une fiable entre deux machines pas de perte d information respect de l ordre dans lequel les informations sont envoyées et reçues les applications sont prévenues si la communication est interrompue UDP (User Datagram Protocol) protocole qui permet l envoi de paquets indépendants (datagrammes) d un ordinateur à un autre sans garantie quand à leur arrivée plus rapide mais moins fiable Philippe GENOUD UJF Novembre

2 Applications réseau Java Package standard qui permet aux programmes Java de réaliser des communications réseau de façon indépendante du système Object InetAdress Application Java java.net Socket Trans TCP, UDP, Réseau IP, Couche de base Device driver Couche Physique Ethernet, Applications HTTP, ftp, telnet, ServerSocket De nombreuses applications se basent sur ces protocoles Représente une adresse IP Connexions TCP/IP DatagramSocket DatagramPacket Connexions UDP URL URLConnection HttpURLConnection Connexions à un serveur HHTP Philippe GENOUD UJF Novembre Sockets et applications Client/Serveur 1) Le programme serveur tourne sur une machine hôte spécifique Serveur Client Le programme serveur possède un «socket» associé à un numéro de spécifique Le serveur est en attente d une demande de 2) Le client effectue une demande de Serveur demande de Client Le client connaît la machine hôte (hostname ou numéro IP) et le numéro de auquel est connecté le serveur 3) Le serveur accepte la Serveur Client Attribution d un socket (et d un numéro de ) Attribution d un nouveau socket (et d un nouveau numéro de ) 2 flots de données sont établis entre les deux machines : Le client et le serveur peuvent communiquer en écrivant ou en lisant dans leur socket Philippe GENOUD UJF Novembre

3 Sockets TCP dans java.net Assymétrie des s Deux classes pour les sockets en mode connecté (TCP) ServerSocket Encapsule le socket du serveur Pour s initialiser un ServerSocket a besoin d un numéro de Attente et acceptation des demandes de Socket Encapsule le socket du client Pour s initialiser un Socket a besoin d une adresse IP et d un numéro de Demande de avec le serveur Philippe GENOUD UJF Novembre Client / Serveur avec java.net : principe (1) Le serveur enregistre son service (2) Le serveur se met en attente de (4) Utilisation du socket Serveur ServerSocket svs = new ServerSocket(#) Le client doit être démarré après le serveur. Si le serveur n a pas encore démarré, levée d une exception après un time-out Client (3) Etablir la svs.accept() Socket sc = new Socket(host, #) Sortie de accept retour d un objet Socket (4) Utilisation Socket s = du socket (5 ) Fermer la (6) Fermer le service InputStream OutputStream s.close() svs.close() socket Canal TCP socket sc.close() OutputStream InputStream close() ferme (détruit) le socket côté client comme côté serveur (5) Fermer la Philippe GENOUD UJF Novembre

4 Echanges entre client et serveur Pour échanger des données le serveur et le client utilisent les flux d entrée/sortie fournis par leur socket : Un objet java.io.inputstream pour la lecture retourné par la méthode getinputstream() de Socket Un objet java.io.outputstream pour l écriture retourné par la méthode getoutputstream() de Socket InputStream et OutputStream sont les classes du package java.io proposant les primitives de base pour la lecture et l écriture sur un flux d entrée ou de sortie Deux types d échanges sont possibles Échanges en mode ligne (chaînes de caractères) Echanges en mode bloc d octets (bytes) Philippe GENOUD UJF Novembre Les classes d'entrées/sorties Quelques classe du package java.io Flux d'octets Flux de caractères Flux d'entrée InputStream FilterInputStream FileInputStream BufferedInputStream ByteArrayInputStream Reader InputStreamReader BufferedReader FileReader Flux de sortie OutputStream FilterOutputStream FileOutputStream BufferedOutputStream ByteArrayOutputStream InputStreamWriter FileWriter Writer BufferedWriter Philippe GENOUD UJF Novembre

5 Echanges en mode ligne Requêtes et réponses sont constituées d une ou plusieurs lignes de texte (ASCII 7 bits, UTF-8, ISO (Latin-1) ) Exemple : HTTP, SMTP, Utilisation des classes d entrées/sorties du package java.io BufferedReader BufferedWriter Attention : Variation des terminateurs de ligne selon les OS LF '\n', CR '\r', CRLF '\r' '\n' Encodage n est pas supé par tous les langages Certains protocoles (HTTP, SMTP ) limitent la longueur des lignes Philippe GENOUD UJF Novembre Echanges en mode ligne Le flux d entrée 1) Obtention d un flux (stream) d entrée simple : définit les opérations de base InputStream in = masocket.getinputstream(); 2) Création d un stream convertissant les octets (bytes) reçus en char InputStreamReader isreader = new InputStreamReader(in); BufferedReader buffreader = new BufferedReader(isReader); String line = buffreader.readline(); 3) Création d un stream de lecture avec tampon pour lire ligne par ligne dans un stream de caractères 4) Lecture d une ligne (chaîne de caractères) Philippe GENOUD UJF Novembre

6 Echanges en mode ligne Le flux de sortie 1) Obtention d un flux (stream) de sortie simple : définit les opérations de base OutputStream out = masocket.getoutputstream(); 2) Création d un stream convertissant chaînes de caractères en octets (bytes) PrintWriter writer = new PrintWriter(out); writer.println(line); 3) Envoi d une ligne (line est une String) writer.flush(); 4) Force l envoi effectif sur le réseau (force le «vidage» du buffer d E/S) Philippe GENOUD UJF Novembre Echanges en mode bloc de données Les données échangées sont des blocs d octets (bytes) Les blocs sont d une taille et d un format connus des deux partenaires (le serveur et le client) un bloc peut avoir un entête qui contient un code d opération et la longueur des données (talle du bloc) Exemple : RPC (Remote Procedure Call), RMI (Remove Method Invocation), En Java, possibilité d utiliser les classes java.io.datainputstream java.io.dataoutputstream Philippe GENOUD UJF Novembre

7 Protocole d échange Un protocole d échange spécifiant la structure des requêtes et réponses échangées par le client et le serveur doit être fixé. Le client et le serveur doivent respecter ce protocole Exemples de problèmes possibles Format de données incorrect : le client envoie un entier alors que le serveur attend un flottant Interblocage : le client attend des données du serveur et le serveur attend des données du client Hétérogénéité des plateformes client et serveur différence de codage des données sur le serveur et le client Philippe GENOUD UJF Novembre Classes d exceptions de java.net Principales classes d exceptions de java.net C Coté client S Coté serveur java.lang.exception C Problème générique de S java.io.ioexception C S Erreur du protocole TCP/IP (problème de configuration De la pile TCP/IP) SocketException ProtocolException ConnectException UnknownHostException C Refus de par l hôte (aucun service associé au numéro de ) BindException S Un service est déjà associé à ce numéro de NoRouteToHostException C Erreur du DNS : L adresse IP de l hôte ne peut être déterminée L hôte n est pas joignable. Le routeur ne trouve pas le serveur ou le serveur est C protégé par un firewall Philippe GENOUD UJF Novembre

8 Servir plusieurs clients ServeurSocket ssock = new ServeurSocket(4444); Ne permet de servir qu un seul client Socket s = ssock.accept(); // création d une socket quand un demande de a été acceptée // traiter le client associé à cette Si plusieurs demandes de arrivent simultanément, une seule est acceptée, les autres sont mises en attente jusqu au accept suivant (modulo les time-out) ServeurSocket ssock = new ServeurSocket(4444); boolean arretserveur = false; while (! arretserveur) { Sert plusieurs clients MAIS consécutivement Socket s = ssock.accept(); // création d une socket quand un demande de a été acceptée // traiter le client associé à cette Pour accepter et traiter plusieurs s simultanées, il faut multithreader le serveur Philippe GENOUD UJF Novembre Serveur Multithreadé ServeurSocket ssock = new ServeurSocket(4444); boolean arretserveur = false; while (! arretserveur) { Thread dispatcher ❶ ❷ ❸ ❶ ❷ ❷ ❸ ❶ ❸ Socket s = ssock.accept(); // création d une socket quand un demande de a été acceptée // traiter le client associé à cette Créer et Lancer un thread pour traiter ce client Attente demande de Récupération de la socket Dédiée à la Création et lancement d un thread de service Attente demande de Récupération de la socket Dédiée à la Création et lancement d un thread de service Attente demande de ❶ Thread de service Client 2 Prise en charge du dialogue avec le client Thread de service Client 1 Prise en charge du dialogue avec le client 1 Philippe GENOUD UJF Novembre

9 Serveur Multithreadé ServeurSocket ssock = new ServeurSocket(4444); boolean arretserveur = false; while (! arretserveur) { Socket sock = ssock.accept(); // création d une socket quand un demande de a été acceptée // traiter le client associé à cette // créer un thread pour traiter le client ServiceClient sc = new ServiceClient(sock); Thread threadservice = new Thread(sc); threadservice.start(); <interface> Runnable + run() ServiceClient + ServiceClient(Socket s) + run() Le traitement du client Philippe GENOUD UJF Novembre Client Multitread public class ServiceClient implements Runnable { private Socket s; private BufferedReader in; private PrintWriter out; private boolean termine = false; public ServiceClient(Socket s) { this.s = s; in = new BufferedReader( new InputStreamReader((s.getInputStream())); out = new PrintWriter(s.getOutputStream()); Création des flux d entrée/sortie pour communiquer avec le serveur public void run() { try { while (! termine) { String line = in.readline(); out.println(); catch (IOException ioe) { finally { try { s.close(); catch (IOException ioe) { Le traitement du client Une gestion plus fine des exceptions est possible Quel que soit le cas de figure on essaye de fermer le socket avant de terminer le traitement du client Philippe GENOUD UJF Novembre

10 Exercice (1) Ecrire une application client serveur minimale Le client lit une chaîne au clavier qu il envoie vers le serveur Le serveur affiche la chaîne lue et renvoie un accusé de réception au client qui l affiche Pour terminer sa session le client envoie la chaîne "fin" (2) Modifier le programme de façon à avoir plusieurs clients Philippe GENOUD UJF Novembre