برمجة الشبكة Java

برمجة الشبكة هي كتابة برامج تعمل على أجهزة متعددة (كمبيوترات) مرتبطة عبر اتصال شبكة.

تتضمن حزمة java.net API الخاصة بـ J2SE أنواعًا وواجهات توفر تفاصيل اتصال سطحية. يمكنك استخدام هذه الأنواع والواجهات مباشرة للتركيز على حل المشكلة وليس تفاصيل الاتصال.

يقدم حزمة java.net دعمًا لبروتوكولي الشبكة الشائعين:

• TCPTCP (باللغة الإنجليزية: Transmission Control Protocol، بروتوكول التحكم في النقل) هو بروتوكول اتصال، موثوق، يعتمد على تدفق البيانات في طبقة الترانزيت من نماذج OSI، يقع طبقة TCP فوق طبقة IP، تحت طبقة التطبيق. يضمن TCP التواصل المتبادل بين تطبيقين. يستخدم عادة في بروتوكول الإنترنت، ويُسمى TCP / IP.

• UDPUDP (باللغة الإنجليزية: User Datagram Protocol، بروتوكول نقل البيانات الخاص بالمستخدم)، يقع في طبقة الترانزيت في نموذج OSI. بروتوكول غير مرتبط. يوفر بيانات جاءت للاستخدام من تطبيقات. بسبب عدم وجود الثقة في UDP وكونه بروتوكول غير مرتبط، فإن التطبيقات يجب أن تسمح ببعض فقدان أو تكرار أو بيانات خاطئة.

يشرح هذا الدرس موضوعين رئيسيين.

• برمجة Socket：هذا هو المفهوم الشبكي الأكثر استخدامًا، وتم شرحه بشكل مفصل للغاية.

• معالجة URL：سيتم شرح هذا الجزء في نطاق آخر، انقر هنا للحصول على مزيد من التفاصيل حول معالجة URL بلغة Java.

برمجة Socket

استخدمت Socket في TCP تقديم آلية اتصال بين جهازين كمبيوتر. يصنع برنامج العميل كائنة Socket ويحاول الاتصال بكائنة Socket الخاصة بالخادم.

عند إقامة الاتصال، يصنع الخادم كائنة Socket. يمكن للعميل والخادم الآن التواصل من خلال كتابة وقراءة كائنة Socket.

تمثل كلاس java.net.Socket socket، وكلاس java.net.ServerSocket يوفر ميكانيكية لبرنامج الخادم لمراقبة العملاء، وبناء الاتصالات معهم.

تظهر هذه الخطوات عند إنشاء اتصال TCP بين جهازين باستخدام socket:

• يصنع الخادم كائن ServerSocket يمثل الاتصال عبر الميناء على الخادم.

• يطلب الخادم من كلاس ServerSocket طريقة accept()، والتي تنتظر إلى أن يتصل العميل بالخادم على الميناء المحدد.

• عندما يكون الخادم في حالة الإنتظار، يصنع العميل كائن Socket ويحدد اسم الخادم وميناء الطلب للاتصال.

• يحاول بناء كلاس Socket ربط العملاء بالخادم المحدد والميناء. إذا تم إنشاء الاتصال، يتم إنشاء كائن Socket في العميل يمكنه التواصل مع الخادم.

• في الخادم، يعود طريقة accept() إلى مرجع socket جديد على الخادم، والذي يتصل بsocket للعميل.

بعد إنشاء الاتصال، يتم إجراء الاتصال من خلال استخدام تيارات I/O، وكل socket يحتوي على تيار إدخال وتيار خروج، ويتصل تيار الإدخال للعميل بتيار الخروج للخادم، وتيار الإدخال للخادم بتيار الخروج للعميل.

TCP هو بروتوكول اتصال ثنائي الاتجاه، لذا يمكن إرسال البيانات من خلال اثنين من تيارات البيانات في نفس الوقت. يقدم بعض هذه الكلاسات مجموعة كاملة من الطرق المفيدة لتحقيق socket.

طرق كلاس ServerSocket

يستخدم تطبيق الخادم كلاس java.net.ServerSocket للحصول على ميناء ومراقبة طلبات العملاء.

يملك كلاس ServerSocket أربعة طرق بناء:

يُنشئ جهاز الاتصال الخادم غير المُرتبط. إذا لم يُلقي بناء ServerSocket استثناءً، فإن هذا يعني أن تطبيقك قد تم بناؤه بنجاح على الميناء المحدد وأنه يُستمع إلى طلبات العملاء.

هناك بعض الطرق الشائعة لفئة ServerSocket:

طرق فئة Socket

فئة java.net.Socket تمثل جهاز الاتصال الذي يستخدمه كل من العملاء والخوادم للتواصل مع بعضهم البعض. يجب على العملاء الحصول على جهاز الاتصال من خلال التمثيل، بينما يتم الحصول على جهاز الاتصال من قبل الخوادم من خلال مُعادلة accept().

يُمتلك فئة Socket خمس طرق بناء.

عندما يعود طريقة Socket بناءً على عدم وجود مثال بسيط لإنشاء مُعادلة Socket، فهي في الواقع تحاول الاتصال بالخادم المحدد والمنفذ.

إليك بعض الطرق المثيرة للاهتمام، يُلاحظ أن لديك Socket على جانب العميل والخادم، لذا يمكن للعميل والخادم استدعاء هذه الطرق.

طرق InetAddress

هذه الفئة تمثل عنوان Protocal الإنترنت (IP). إليك قائمة بالطرق المفيدة في برمجة Socket:

مثال على عميل Socket

GreetingClient التالية هي برنامج عميل، يربط هذا البرنامج بخدمة Socket على الخادم ويرسل طلبًا ثم ينتظر استجابة.

// اسم الملف 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("اتصال بالمضيف: " + serverName + "، عدد المنفذ: " + port);
　　　　　　　　　Socket client = new Socket(serverName, port);
　　　　　　　　　System.out.println("عنوان المضيف البعيد: " + client.getRemoteSocketAddress());
　　　　　　　　　OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
　　　　　　　　　DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
　
　　　　　　　　　out.writeUTF("مرحبًا من " + client.getLocalSocketAddress());
　　　　　　　　　InputStream inFromServer = client.getInputStream();
　　　　　　　　　DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
　　　　　　　　　System.out.println("استجابة الخادم: " + in.readUTF());
　　　　　　　　　client.close();
　　　　　　catch(IOException e)
　　　　　　{
　　　　　　　　　e.printStackTrace();
　　　　　　}
　　　}
}

مثال على خادم خدمة Socket

如下的GreetingServer 程序是一个服务器端应用程序，使用 Socket 来监听一个指定的端口。

//　文件名　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("等待远程连接，端口号为："　+　serverSocket.getLocalPort()　+　"...");
　　　　　　　　　　　　Socket　server　=　serverSocket.accept();
　　　　　　　　　　　　System.out.println("远程主机地址："　+　server.getRemoteSocketAddress());
　　　　　　　　　　　　DataInputStream　in　=　new　DataInputStream(server.getInputStream());
　　　　　　　　　　　　System.out.println(in.readUTF());
　　　　　　　　　　　　DataOutputStream　out　=　new　DataOutputStream(server.getOutputStream());
　　　　　　　　　　　　out.writeUTF("谢谢连接我："　+　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.run();
　　　　　　catch(IOException e)
　　　　　　{
　　　　　　　　　e.printStackTrace();
　　　　　　}
　　　}
}

أعد كتابة الكود في ملفي Java التاليين، وأecute الأوامر التالية لبدء الخدمة، باستخدام ميناء 6066:

$ javac GreetingServer.java　
$ java GreetingServer 6066
الانتظار للاتصال البعيد، ميناء: 6066...

افتح نافذة أوامر جديدة، وأecute الأوامر التالية لفتح العميل:

$ javac GreetingClient.java　
$ java GreetingClient localhost 6066
الاتصال بالمضيف: localhost، ميناء: 6066
عنوان المستضيف البعيد: localhost/127.0.0.1:6066
استجابة الخادم: شكراً على الاتصال بي: /127.0.0.1:6066
وداعاً!