Programowanie gniazd sieciowych w języku JAVA
=============================================

Nawiązywanie połączeń TCP (klient)
----------------------------------

Do nawiązywania połączeń TCP służy klasa ``java.net.Socket``.

.. code-block:: java

    import java.io.*;
    import java.net.Socket;

    public class ClientSocket {
        public static void main(String[] args) throws Exception{
            Socket socket = new Socket("google.pl", 80);
            BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            bufferedWriter.write("GET / HTTP/1.0\n\n");
            bufferedWriter.flush();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String line = reader.readLine();
            while (line!=null){
                System.out.println(line);
                System.out.flush();
                line = reader.readLine();
            }
        }
    }

Ważniejsze części programu:

W konstruktorze socketa podajemy adres i port na który się łączymy:

.. code-block:: java

    Socket socket = new Socket("google.pl", 80);

Z socketem powiązane są dwa strumienie, które Państwo znacie z przedmiotu PO Java:

* ``OutputStream``, pobierany za pomocą wywołania ``socket.getOutputStream``,
  służy do wysyłania danych do docelowego hosta
* ``InputStream``, pobierany za pomocą wywołania ``socket.getInputStream``,
  służy do odbierania danych

Strumienie te są strumieniami binarnymi (tj. przesyłającymi nie tekst a
dane binarne). Ponieważ HTTP jest protokołem tekstowym (w zasadzie)
opakowujemy te strumienie do klasy ``BufferedReader`` która
pozwala wygodnie pracować na tekście:

.. code-block:: java

    BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

Po wysłaniu linijki danych musimy wykonać polecenie ``flush`` które spowoduje
wysłanie danych do hosta (implementacja TCP może czekać aż nie zbierze
się dostateczna ilość danych by wysłać *pełny* pakiet:

.. code-block:: java

    bufferedWriter.flush();


Zadanie 2
----------------------------------
Uruchomić powyższy program w środowisku ``eclipse``.
Polączyć się z serwerem ``www.wp.pl`` na porcie ``80``. Na ekran należy wypisać tylko te linijki które zawierają słowo ``sport``.



Przyjmowanie połączeń TCP (serwer)
----------------------------------

Do tworzenia serwerów w javie służy klasa ``java.net.ServerSocket``.

Ten program stworzy serwer odpisujący na to co mu się wysłało:


.. code-block:: java

    import java.io.*;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;

    public class ServerSocketExample {

        public static void main(String[] args) throws IOException {
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12347);
            while (true){
                Socket socket = serverSocket.accept();
                BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
                bufferedWriter.write("Napisz: \"END\" by zakończyć połączenie.");
                String line = bufferedReader.readLine();
                while (!line.contains("END")){
                    bufferedWriter.write("Sever says: ");
                    bufferedWriter.write(line);
                    bufferedWriter.write("\n");
                    bufferedWriter.flush();
                    line = bufferedReader.readLine();
                }
                socket.close();
            }
        }
    }


Ciekawsze elementy programu:

Tworzymy serwer który będzie akceptował połączenia na porcie ``12347``:

.. code-block:: java

    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12347);

Wywołanie ``serverSocket.accept()`` jest **blokujące** tj. metoda ta zakończy się 
w momencie w którym serwer otrzyma połączenie. Metoda ta zwraca
zwykłego socketa pozwalającego odczytywać i zapisywać dane do zdalnego systemu.


Zadanie 3
----------------------------------
Uruchomić powyższy program w środowisku ``eclipse``.
Przerobić program w taki sposób, by do tekstu wysyłanego przez użytkownika dopisywał ``!``.
Należy przetestować wprowadzone zmiany za pomocą narzędzia ``telnet``.
Proszę zasymulować połączenie się do powyższego programu dwóch różnych klientów (należy odpalić program ``telnet`` dwukrotnie, w różnych terminalach). Co się wtedy dzieje?

Wielowątkowy serwer w Javie
---------------------------

Serwer z poprzedniego przykładu jest jednowątkowy, tj. kiedy obsługuje jednego
klienta nie akceptuje połączeń od innych klientów.

Oczywiście jest to niepożądana cecha, w praktyce serwery oprogramowuje się 
tak by każde połączenie było oprogramowane w oddzielnym wątku.

Ponższy przykład jest w stanie obsłużyć wiele wątków:

.. code-block:: java

    import java.io.*;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;

    public class MultihreadedServerSocketExample {

        public static void main(String[] args) throws IOException {
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12347);
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
            while (true){
                final Socket socket = serverSocket.accept();
                Runnable connection = new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {

                        try {
                            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                            BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
                            bufferedWriter.write("Napisz: \"END\" by zakończyć połączenie.");
                            bufferedWriter.flush();
                            String line = bufferedReader.readLine();
                            while (!line.contains("END")){
                                bufferedWriter.write("Sever says: ");
                                bufferedWriter.write(line);
                                bufferedWriter.write("\n");
                                bufferedWriter.flush();
                                line = bufferedReader.readLine();
                            }
                            socket.close();
                        } catch (IOException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }

                    }
                };
                executorService.submit(connection);
            }
        }
    }

Informacje na temat przykładu:

* Żeby ``socket`` był widoczny wewnątrz instancji ``Runnable`` musimy
  poprzedzić go modyfikatorem final.
* Pojawił się ``ExecutorService``
* Połączenie obsługiwane jest nie w wątku main a w wątku zarządzanym przez ExecutorService.
* Musimy obsłużyć błędy w połączeniu, bo interfejs Runnable nie pozwala na propagację wyjątków
  z metody run.




Zadanie 4
----------------------------------
Uruchomić powyższy program w środowisku ``eclipse``.
Przy użyciu narzędzia ``telnet`` przetestować możliwość łączenia się wielu klientów do powyższego programu.



Zadanie 5
----------------------------------
Proszę w parach napisać prosty program typu "chat" do porozumiewania się pomiędzy dwoma użytkownikami.