Galileo Computing :: Java 7 - Mehr als eine Insel - 11 Netzwerkprogrammierung
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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Neues in Java 7
2 Threads und nebenläufige Programmierung
3 Datenstrukturen und Algorithmen
4 Raum und Zeit
5 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
6 Datenströme
7 Die eXtensible Markup Language (XML)
8 Dateiformate
9 Grafische Oberflächen mit Swing
10 Grafikprogrammierung
11 Netzwerkprogrammierung
12 Verteilte Programmierung mit RMI
13 RESTful und SOAP Web-Services
14 JavaServer Pages und Servlets
15 Applets
16 Datenbankmanagement mit JDBC
17 Technologien für die Infrastruktur
18 Reflection und Annotationen
19 Dynamische Übersetzung und Skriptsprachen
20 Logging und Monitoring
21 Java Native Interface (JNI)
22 Sicherheitskonzepte
23 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort

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Java 7 - Mehr als eine Insel von Christian Ullenboom
Das Handbuch zu den Java SE-Bibliotheken
Buch: Java 7 - Mehr als eine Insel

Java 7 - Mehr als eine Insel
Galileo Computing
1433 S., 2012, geb.
49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1507-7
Pfeil 11 Netzwerkprogrammierung
Pfeil 11.1 Grundlegende Begriffe
Pfeil 11.2 URI und URL
Pfeil 11.2.1 Die Klasse URI
Pfeil 11.2.2 Die Klasse URL
Pfeil 11.2.3 Informationen über eine URL *
Pfeil 11.2.4 Der Zugriff auf die Daten über die Klasse URL
Pfeil 11.3 Die Klasse URLConnection *
Pfeil 11.3.1 Methoden und Anwendung von URLConnection
Pfeil 11.3.2 Protokoll- und Content-Handler
Pfeil 11.3.3 Im Detail: vom URL zur URLConnection
Pfeil 11.3.4 Der Protokoll-Handler für Jar-Dateien
Pfeil 11.3.5 Basic Authentication und Proxy-Authentifizierung
Pfeil 11.4 Mit GET und POST Daten übergeben *
Pfeil 11.4.1 Kodieren der Parameter für Serverprogramme
Pfeil 11.4.2 Eine Suchmaschine mit GET-Request ansprechen
Pfeil 11.4.3 POST-Request absenden
Pfeil 11.5 Host- und IP-Adressen
Pfeil 11.5.1 Lebt der Rechner?
Pfeil 11.5.2 IP-Adresse des lokalen Hosts
Pfeil 11.5.3 Das Netz ist klasse
Pfeil 11.5.4 NetworkInterface
Pfeil 11.6 Mit dem Socket zum Server
Pfeil 11.6.1 Das Netzwerk ist der Computer
Pfeil 11.6.2 Sockets
Pfeil 11.6.3 Eine Verbindung zum Server aufbauen
Pfeil 11.6.4 Server unter Spannung: die Ströme
Pfeil 11.6.5 Die Verbindung wieder abbauen
Pfeil 11.6.6 Informationen über den Socket *
Pfeil 11.6.7 Reine Verbindungsdaten über SocketAddress *
Pfeil 11.7 Client-Server-Kommunikation
Pfeil 11.7.1 Warten auf Verbindungen
Pfeil 11.7.2 Ein Multiplikationsserver
Pfeil 11.7.3 Blockierendes Lesen
Pfeil 11.7.4 Von außen erreichbar sein *
Pfeil 11.8 Apache HttpComponents und Commons Net *
Pfeil 11.8.1 HttpComponents
Pfeil 11.8.2 Apache Commons Net
Pfeil 11.9 Arbeitsweise eines Webservers *
Pfeil 11.9.1 Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
Pfeil 11.9.2 Anfragen an den Server
Pfeil 11.9.3 Die Antworten vom Server
Pfeil 11.9.4 Webserver mit com.sun.net.httpserver.HttpServer
Pfeil 11.10 Verbindungen durch einen Proxy-Server *
Pfeil 11.10.1 System-Properties
Pfeil 11.10.2 Verbindungen durch die Proxy-API
Pfeil 11.11 Datagram-Sockets *
Pfeil 11.11.1 Die Klasse DatagramSocket
Pfeil 11.11.2 Datagramme und die Klasse DatagramPacket
Pfeil 11.11.3 Auf ein hereinkommendes Paket warten
Pfeil 11.11.4 Ein Paket zum Senden vorbereiten
Pfeil 11.11.5 Methoden der Klasse DatagramPacket
Pfeil 11.11.6 Das Paket senden
Pfeil 11.12 E-Mail *
Pfeil 11.12.1 Wie eine E-Mail um die Welt geht
Pfeil 11.12.2 Das Simple Mail Transfer Protocol und RFC 822
Pfeil 11.12.3 POP (Post Office Protocol)
Pfeil 11.12.4 Die JavaMail API
Pfeil 11.12.5 E-Mails mittels POP3 abrufen
Pfeil 11.12.6 Multipart-Nachrichten verarbeiten
Pfeil 11.12.7 E-Mails versenden
Pfeil 11.12.8 Ereignisse und Suchen
Pfeil 11.13 Tiefer liegende Netzwerkeigenschaften *
Pfeil 11.13.1 Internet Control Message Protocol (ICMP)
Pfeil 11.13.2 MAC-Adresse
Pfeil 11.14 Zum Weiterlesen

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11.3 Die Klasse URLConnection *Zur nächsten Überschrift

Ein Exemplar des Typs URLConnection kann über die gegebene URL eine Verbindung zum Server aufbauen. Die Klasse ist abstrakt, und die Unterklassen implementieren konkrete Protokolle (wie HTTP), mit denen die Verbindung zum Inhalt aufgebaut wird. Die Unterklassen bedienen sich dabei der Objekte der Klasse URLStreamHandler, mit denen der eigentliche Inhalt ausgelesen wird.


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11.3.1 Methoden und Anwendung von URLConnectionZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Klasse URLConnection ist ein wenig HTTP-lastig, denn viele Methoden haben nur für URLs auf Webseiten eine Bedeutung. So stellt die Klasse Methoden bereit, um die HTTP-Header zu lesen. Das ist etwas untypisch für andere Protokolle, die vielleicht keine Header setzen. Da eine Datei, die vom Webserver kommt, den Inhalt (engl. content) immer ankündigt, kann die Klasse URLConnection mit einem Content-Handler den Inhalt erkennen.

Zum Datum

Um zu erfahren, wann die Datei auf dem Server gelandet ist, kann getDate() beziehungsweise getLastModified() verwendet werden:

Listing 11.3: com/tutego/insel/net/UrlConnectionHeader.java, main()

URL url = new URL( "http://www.tutego.com/index.html" );
URLConnection con = url.openConnection();
System.out.println( con );
System.out.println( "Date : " + new Date(con.getDate()) );
System.out.println( "Last Modified : " + new Date(con.getLastModified()) );
System.out.println( "Content encoding: " + con.getContentEncoding() );
System.out.println( "Content type : " + con.getContentType() );
System.out.println( "Content length : " + con.getContentLength() );

Die Programmzeilen würden etwa folgende Ausgabe erzeugen:

sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection:http://www.tutego.com/index.html
Date : Tue Mar 27 10:02:28 CEST 2007
Last Modified : Mon Mar 26 12:01:45 CEST 2007
Content encoding: null
Content type : text/html
Content length : 16116

Abbildung

Abbildung 11.3: Klassendiagramm für URLConnection

HTTP-Header

Die meisten Header-Attribute verarbeitet getHeaderField(). Die Methode getHeaderFieldInt() ist eine Fassade und ruft Integer.parseInt(getHeaderField(name)) auf. Ebenso wandelt getHeaderFieldDate() mittels getHeaderField() den String zuerst in ein long um und konvertiert ihn anschließend in ein Date-Objekt. Sehen wir uns zwei weitere Methoden an:

Listing 11.4: java/net/URLConnection.java, Ausschnitt

public String getContentType() {
return getHeaderField("content-type");
}
public long getLastModified() {
return getHeaderFieldDate("last-modified", 0);
}

Wie nun getHeaderField() wirklich implementiert ist, können wir nicht sehen, da es sich dabei um eine Methode handelt, die von einer Sun-Unterklasse überschrieben wird. Prinzipiell ist die URLConnection-Klasse zwar für alle Protokolle gleichwertig, doch an anderer Stelle wurde schon erwähnt, dass sie eher zu Gunsten von HTTP entscheidet. Deshalb muss ein Rückgabewert von getLastModified() von einer FTP-Verbindung mit Vorsicht genossen werden.

Verbindung nur mit Lesen oder Schreiben

Über eine URLConnection lassen sich Daten lesen und auch schreiben. Standardmäßig ist die Verbindung zur Eingabe bereit, aber zur Ausgabe nicht. Die Zustände ändern die Methoden setDoInput(boolean) und setDoOutput(boolean). Insbesondere wenn der initiierende Client Daten zurücksenden möchte, muss er mit setDoOutput(true) die URLConnection initialisieren.


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11.3.2 Protokoll- und Content-HandlerZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Falls ein passender Content-Handler eingetragen ist, bietet getContent() Zugriff auf den Inhalt eines URL-Objekts. Mit einer kleinen Zeile können wir erfragen, welches Handler-Objekt eine URL-Klasse für den Datenstrom einsetzt:

Object o = u.getContent();
System.out.println( "Schnapp: Ich habe einen " + o.getClass().getName() );

getContent() erkennt nun am Content-Type oder an den ersten Bytes den Dateitypus. Dann konvertiert ein Content-Handler die Bytes seines Datenstroms in ein Java-Objekt. Der Protokoll-Handler überwacht die Verbindung zum Server und stellt dann die Verbindung zu einem konkreten Content-Handler her, der die Konvertierung in ein Objekt übernimmt.

Zusammenfassend lassen sich Content- und Protokoll-Handler wie folgt definieren:

abstract class java.net.URLConnection
  • Object getContent() throws IOException, UnknownServiceException
    Liefert den Inhalt, auf den die URL verweist. UnknownServiceException ist eine Unterklasse von IOException, es reicht also ein catch auf IOException aus.
final class java.net.URL
implements Serializable
  • final Object getContent() throws IOException
    Liefert den Inhalt, auf den die URL verweist. Die Methode ist eine Abkürzung für openConnection().getContent(). Wegen der Umleitung auf das URLConnection-Objekt kann auch hier eine UnknownServiceException auftauchen.

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11.3.3 Im Detail: vom URL zur URLConnectionZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Im Konstruktor des URL-Objekts wird festgelegt, um welches Protokoll es sich handelt, etwa um HTTP. Dann wird die interne Methode getURLStreamHandler(Protokoll) aufgerufen. Sie ist die eigentliche Arbeitsstelle und findet eine entsprechende Klasse, die das Protokoll behandelt. Das funktioniert so: An das Präfix sun.net.www.protocol. wird der Name des Handlers (zum Beispiel ftp, http) und anschließend ein .Handler angehängt. Nun wird über Class.forName(clsName) nachgesehen, ob die Klasse schon im System geladen wurde. Wenn nicht, versucht der Klassenlader, über loadClass(clsName) an die Klasse zu kommen. Falls die Klasse geladen werden konnte, wird sie mit newInstance() initialisiert und als URLStreamHandler zurückgegeben. Der Konstruktor von URL merkt sich diesen Handler in einer internen Variable handler. Die Methode würde null zurückliefern, falls sie mit dem Protokoll nichts anzufangen weiß – dies bekämen wir zu spüren, denn eine null heißt MalformedURLException().

openConnection() von URL macht nichts weiter, als vom jeweiligen Handler wiederum openConnection() aufzurufen. Die Handler wissen für ihr Protokoll, wie die Verbindung aufzubauen ist. Denn für Webseiten mit dem HTTP-Protokoll sieht dies anders aus als bei einer Dateiübertragung mit dem FTP-Protokoll:

public URLConnection openConnection() throws java.io.IOException
{
return handler.openConnection( this );
}

Der Handler übernimmt selbst das Öffnen. Zurückgegeben wird ein Objekt vom Typ URLConnection, und wir können damit auf die Referenz lesend (wir holen uns also Informationen beispielsweise von der Webseite) und schreibend (zum Beispiel für eine CGI-Abfrage) reagieren. Die Klasse URLConnection ist selbst abstrakt, und die Unterklassen implementieren ihr eigenes Protokoll.

Es muss betont werden, dass bei der Erzeugung eines URLConnection-Objekts noch keine Verbindung aufgebaut wird. Dies erfolgt mit den Methoden getOutputStream() oder getInputStream(). Der Handler von URLConnection ist vom Typ URLStreamHandler, eine abstrakte Superklasse, die von allen Stream-Protokoll-Handlern implementiert wird. Leider können wir diese Implementierung nicht im Quelltext sehen.

abstract class java.net.URLConnection
  • URLConnection openConnection() throws IOException
    Liefert ein URLConnection-Objekt, das die Verbindung zum entfernten Objekt vertritt. openConnection() wird vom Protokoll-Handler immer dann aufgerufen, wenn eine neue Verbindung geöffnet wird.

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11.3.4 Der Protokoll-Handler für Jar-DateienZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Wir haben gesehen, dass url.openConnection() den Datenstrom öffnet und einen passenden Protokoll-Behandler sucht. Um die typischen Behandler-Eigenschaften zu nutzen, passen wir den Typ der Rückgabe an, sodass wir zum Beispiel eine URLConnection zu einer HttpURLConnection aufwerten, wenn wir wissen, dass der zu erwartende Behandler eine HTTP-Verbindung übernimmt.

So wie HttpURLConnection das Protokoll HTTP übernimmt, kümmert sich die JarURLConnection um das Protokoll »jar«, das sich auf Java-Archive bezieht. Das Format für die URL beginnt mit dem Namen des Protokolls, dem hinter dem Doppelpunkt die URL folgt. Den Abschluss bildet zwingend die Zeichenfolge »!/«:

URL url = new URL("jar:http://server.org/repository/path/my.jar?md=65!/");

Des Weiteren lässt sich im Archiv eine bestimmte Datei auswählen. Die Angabe folgt dann hinter dem Trenner »!/«:

String host = "http://server.org/repository/path/my.jar?md=65";
String path = "a/a.class";
URL url = new URL( "jar:" + host + "!/" + path );

Nach dem Aufbau des URL-Objekts liefert url.openConnection() das URLConnection-Objekt, das wir aber explizit an JarURLConnection anpassen. Das bietet die Möglichkeit, mit getJarFile() auf das Java-Archiv zuzugreifen:

JarURLConnection conn = (JarURLConnection) url.openConnection();
JarFile jarFile = conn.getJarFile();

Das JarFile repräsentiert die Datei mit ihren Dateien, die vom Typ JarEntry sind. Mit der Methode getEntry(String) lässt sich eine bestimmte Datei auswählen. Eine Liste der eingebundenen Dateien liefert entries() über eine Enumeration:

for ( Enumeration it = jarFile.entries(); it.hasMoreElements(); )
{
JarEntry entry = ( JarEntry ) it.nextElement();
if ( ! entry.isDirectory() )
System.out.println( entry + ", " + entry.getSize() );
}

Während getJarFile() das gesamte Archiv repräsentiert, kann ja in der URL gleich eine ganz konkrete Datei ausgewählt sein. Dann ist JarFile gar nicht nötig, denn das Interesse liegt nun auf einer konkreten Datei. Die liefert getJarEntry() auf dem JarURLConnection-Objekt wieder als JarEntry-Objekt.

So viele Methoden bietet JarURLConnection nicht an, doch kann getManifest() (liefert ein Manifest-Objekt) nützlich sein, um an die Beschreibung des Archivs zu gelangen.

Um den Inhalt zu beziehen, vermuten wir bei JarEntry eine Methode, die einen Strom liefert. Dem ist aber nicht so. Stattdessen gibt es eine Methode getInputStream() bei JarFile, die als Parameter den JarEntry erwartet:

JarFile jarFile = conn.getJarFile();
ZipEntry entry = jarFile.getEntry( "a/a.class" );
InputStream in = new BufferedInputStream( jarFile.getInputStream(entry) );

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11.3.5 Basic Authentication und Proxy-AuthentifizierungZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

URL-Verbindungen können durch die Basic Authentication, also durch ein Passwort, geschützt sein. Anwender bemerken dies, wenn sich ein Eingabedialog öffnet, der die Eingabe eines Namens und eines Passworts erzwingt. Beispiel: Eine fiktive Webseite http://www.bla.net/login/ zeigt einen Eingabedialog. Erst die Identifizierung mit dem Benutzernamen »user« und dem Passwort »abc« gibt den Inhalt der Webseite preis.

Abbildung

Abbildung 11.4: Windows-Dialog zur Authentifizierung einer Webseite

Ohne das Login kommt auch ein Java-Programm nicht an die Seite. Daher muss der Java-Client der Authentifizierungsbitte nachkommen und Benutzername sowie Passwort schicken. Glücklicherweise geht das in Java mit der Klasse java.net.Authenticator ganz einfach:

Listing 11.5: com/tutego/insel/net/BasicAuth.java, main()

Authenticator.setDefault( new Authenticator()
{
@Override protected PasswordAuthentication getPasswordAuthentication()
{
System.out.printf( "url=%s, host=%s, ip=%s, port=%s%n",
getRequestingURL(), getRequestingHost(),
getRequestingSite(), getRequestingPort() );

return new PasswordAuthentication( "user", "abc".toCharArray() );
}
} );

URL url = new URL( "http://www.bla.net/login/" );
System.out.println( new Scanner( url.openStream() ).useDelimiter( "\\Z" ).next() );

Die Anweisung Authenticator.setDefault() setzt einen neuen Authenticator, den die URL-Klasse immer dann nutzt, wenn eine Verbindung aufgebaut wird. Dann ruft die Java-Bibliothek unsere überschriebene Methode getPasswordAuthentication() auf, in der wir ein PasswordAuthentication-Objekt liefern, das den Benutzernamen und das Passwort kodiert. Da getPasswordAuthentication() eine überschriebene Methode ist, kann sie über diverse getXXX()-Methoden auf Zustände zurückgreifen – die Verbindungsdaten wie Host usw. Diese Daten sind nicht unwichtig, da wir ja beabsichtigen, für unterschiedliche Webseiten unterschiedliche Benutzer und Passwörter verwenden zu können.

Abbildung

Abbildung 11.5: UML-Diagramm für Authenticator

Proxy-Authorization

Um nicht nur eine Benutzer-Authentifizierung, sondern auch eine Authentifizierung für den Proxy zu realisieren, gibt es zwei Möglichkeiten:

System.setProperty( "http.proxyUserName", proxyUser );
System.setProperty( "http.proxyPassword", proxyPass );

Eine andere Variante ist, die Header-Variable »Proxy-Authorization« zu setzen:

URLConnection conn = url.openConnection();
String base64 = "Basic " +

new sun.misc.BASE64Encoder().encode(
(proxyUser + ":" + proxyPass).getBytes() );
conn.setRequestProperty( "Proxy-Authorization", base64 );

conn.connect();
InputStream in = conn.getInputStream();


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