À travailler seuls Concepts généraux Mise en œuvre Java Année 2011-2012.

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1 À travailler seuls Concepts généraux Mise en œuvre Java Année 2011-2012

2 Clientn Serveur Client1 Client2 Gr

3 Les clients demandent seulement à joindre un groupe

4 Un serveur de citation qui envoie une citation toutes les minutes à tous les clients qui écoutent (multicast)

5 Créer un paquet de sortie Préparer et Envoyer une donnée Fermer le socket dentrée Créer le socket dentrée

6 Création dun paquet dentrée Attente de données en entrée Réception et traitement des données en entrée Fermer le socket d entrée Créer le socket dentrée

7 Des constructeurs : par défaut, port à utiliser Des accesseurs en lecture : adresse du groupe (getInterface…) Des méthodes : pour envoyer un paquet datagramme, pour joindre ou quitter un groupe (send, joinGroup, leaveGroup)

8 Type de socket utilisé côté client pour écouter des paquets que le serveur « broadcast » à plusieurs clients.. Une extension du QuoteServer : broadcaste à intervalle régulier à tous ses clients

9 while (moreQuotes) { try { byte[] buf new byte[256]; // don't wait for request...just send a quote String dString = null; if (in == null) dString = new Date().toString(); else dString = getNextQuote(); buf = dString.getBytes(); InetAddress group = InetAddress.getByName("230.0.0.1"); DatagramPacket packet; packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, group, 4446); socket.send(packet); try {sleep((long)Math.random() * FIVE_SECONDS); } catch (InterruptedException e) { } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); moreQuotes = false;} } socket.close();}

10 Le DatagramPacket est construit à partir de de « ladresse de plusieurs clients » L adresse et le no de port sont câblés no de port 4446 (tout client doit avoir un MulticastSocket lié à ce no). Ladresse InetAddress "230.0.0.1" correspond à un identificateur de groupe et non à une adresse Internet de la machine dun client Le DatagramPacket est destiné à tous les clients qui écoutent le port 4446 et qui sont membres du groupe "230.0.0.1".

11 Pour écouter le port 4446, le programme du client doit créer son MulticastSocket avec ce no. Pour être membre du groupe "230.0.0.1" le client adresse la méthode joinGroup du MulticastSocket avec ladresse didentification du groupe. Le serveur utilise un DatagramSocket pour faire du broadcast à partir de données du client sur un MulticastSocket. Il aurait pu utiliser aussi un MulticastSocket. Le socket utilisé par le serveur pour envoyer le DatagramPacket nest pas important. Ce qui est important pour le broadcast est dadresser linformation contenue dans le DatagramPacket, et le socket utilisé par le client pour lécouter.

12 MulticastSocket socket = new MulticastSocket(4446); InetAddress group = InetAddress.getByName("230.0.0.1"); socket.joinGroup(group); DatagramPacket packet; for (int i = 0; i < 5; i++) { byte[] buf = new byte[256]; packet = new DatagramPacket(buf, buf.length); socket.receive(packet); String received = new String(packet.getData()); System.out.println("Quote of the Moment: " + received); } socket.leaveGroup(group); socket.close();

13 ClientServeur TCPaSocketaServerSocket connectéwriteread readwrite UDPaDatagramSocketaDatagramSocket non connecté sendreceive receivesend MulticastaMulticastSocketaDatagramSocket/ aMulticastSocket receivesend I/O Stream aDatagramPacket

14 Pourquoi ? Préparer les données avant de les envoyer Reconstruire les données reçues Exemple Java RMI Sockets spécialisées (marshalling et unmarshalling) Exemple Images : Compression et Décompression Comment ? En spécialisant les classes de base

15 La classe CompressionSocket et ses classes relatives 4 étapes Communication TCP Définir des E/S Spécifiques 1. Etendre java.io.FilterOutputStream pour créer un output stream pour ce type de Socket. Surcharge de méthodes si nécessaire. Le write doit compresser limage avant décrire 2. Etendre java.io.FilterInputStream Le read doit décompresser après avoir lu

16 La classe CompressionSocket et ses classes relatives 4 étapes 3. Etendre java.net.Socket Implémenter les constructeurs appropriés et surcharger getInputStream, getOutputStream et close. 4. Etendre java.net.ServerSocket Implémenter le constructeur et surcharger accept pour créer un socket du bon type.

17 Cette API définit : Buffers : qui explicitent la notion de buffers – containers de données Améliorent les problèmes de bufferisation liés aux E/S Charsets : qui associent des « décodeurs » et des « encodeurs » qui gèrent correctement les conversions chaines – octets Éliminent les problème daccent (caractères Unicode / UTF),

18 Channels : qui représentent des connexions entre entités avec de meilleures performances pour les opérations de lecture et décriture Selectors et selection keys : associées aux selectable channels définissent des E/S multiplexées non bloquantes évitent les threads

19 SelectableChannel : canal qui peut être multiplexé DatagramChannel Un canal dédié aux communications UDP prises en charge par des sockets de type java.net.DatagramSocket ServerSocketChannel : Un canal dédié aux connexions TCP prises en charge par des sockets de type java.net.ServerSocket SocketChannel : Un canal dédié aux communications TCP prises en charge par des sockets de type java.net.Socket

20 Une large bibliothèque pour traiter les sockets et différents types de communication entre Clients et Serveurs dans Java Une extension naturelle par abstraction à lappel de méthodes à distance - Java RMI et une normalisation Corba avec lintégration dun ORB ….

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22 Java reflection is useful because it supports dynamic retrieval of information about classes and data structures by name, and allows for their manipulation within an executing Java program. This feature is extremely powerful and has no equivalent in other conventional languages such as C, C++, Fortran, or Pascal. Glen McCluskey has focused on programming languages since 1988. He consults in the areas of Java and C++ performance, testing, and technical documentation.

23 La réflexivité en Java permet à un programme Java de sexaminer en cours dexécution de manipuler ses propriétés internes. Par exemple, une classe Java peut obtenir le nom de tous ses membres. Utilisation connue de la réflexivité : lédition sous Eclipse Loutil utilise la réflexivité pour obtenir liste des méthodes publiques qui peuvent être envoyées à une instance dune classe

24 Obtenir des informations sur les classes Simuler lopérateur instanceof Découvrir la liste et le descriptif des méthodes Obtenir des informations sur les constructeurs Avoir des informations sur les variables Invoquer des méthodes, des constructeurs, affecter des variables Créer des objets et des tableaux dynamiquement lors de l exécution du programme sans connaître à la compilation le nom et les arguments dune méthode / constructeur le nom de la variable le type des objets, des tableaux….

25 java.lang.reflect.* des classes : Object AccessibleObject Constructor Field Method Array InvocationTargetException Modifier ReflectPermission une interface : Member

26 Comment travailler avec les classes du package reflect ? Obtenir un objet java.lang.Class Récupérer des informations sur la classe Utiliser lAPI de reflect Illustration à partir de lexemple

27 public class DumpMethods { public static void main(String args[]) { try { Class c = Class.forName(args[0]); Method m[] = c.getDeclaredMethods(); for (int i = 0; i < m.length; i++) System.out.println(m[i]); } catch (Throwable e) {System.err.println(e);} } public java.lang.Object java.util.Stack.push(java.lang.Object) public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.pop() public synchronized java.lang.Object java.util.Stack.peek() public boolean java.util.Stack.empty() public synchronized int java.util.Stack.search(java.lang.Object) java.util.Stack

28 Instances de Class : classes et interfaces dune application Java. Tous les tableaux sont aussi instances de Class (type des éléments, dimension). Les types primitifs (boolean, byte, char, short, int, long, float, double) et le mot clé void sont aussi des objets Class. Cette classe na pas de constructeur public. Les instances sont créées automatiquement par la VM lorsque les classes sont chargées et par la méthode defineClass des class loader.

29 représentant de la classe que lon veut manipuler : Pour les types de base Class c = int.class; ou Class c = Integer.TYPE; TYPE est une variable prédéfinie du wrapper (Integer, par exemple) du type fondamental. Pour les autres classes Class c = Class.forName("java.lang.String");

30 Appeler une méthode sur lobjet classe récupéré : getDeclaredMethods : obtenir la liste de toutes les méthodes déclarées dans la classe getConstructors : obtenir la liste des constructeurs dans la classe getDeclaredFields : obtenir la liste des variables déclarées dans la classe (variables non héritées) getFields : obtenir la liste des variables publiques accessibles....

31 Par exemple : Class c = Class.forName("java.lang.String"); Method m[] = c.getDeclaredMethods(); System.out.println(m[0])); pour manipuler linformation

32 Class cls = Class.forName(args[0]); boolean b1 = cls.isInstance(args[1]); System.out.println(b1); Instances de la classe passée en paramètres ?

33 AccessibleObject : Classe de base de Field, Method et Constructor. Permet de supprimer ou de valider la vérification faite par défaut concernant les contrôles daccès. Ces vérifications (sur private, public, package..) sont effectuées lorsquon affecte ou lit des champs, lorsquon invoque une méthode et lorsquon crée une instance. Member : interface qui réifie les informations communes à un membre (champ ou méthode) ou à un constructeur.

34 Method fournit les informations et les accès à une méthode (de classe, dinstance ou abstraite) dune classe ou dune interface. Field fournit les informations et accès dynamiques aux champs (static ou dinstances) dune classe ou dune interface. Constructor fournit des informations et des accès à un constructeur dune classe.

35 1. récupérer l objet Class que lon souhaite observer, 2. récupérer la liste des objets Method par getDeclaredMethods : méthodes définies dans cette classe (public, protected, package, et private) getMethods permet dobtenir aussi les informations concernant les méthodes héritées 3. A partir des objets méthodes, il est facile de récupérer : les types de paramètres, les types dexception, et le type de largument retourné sous la forme dun type fondamental ou dun objet classe.

36 Class cls = Class.forName(args[0]); Method methlist[] = cls.getDeclaredMethods(); for (int i = 0; i < methlist.length; i++) { Method m = methlist[i]; System.out.println("name = " + m.getName()); System.out.println("decl class = " + m.getDeclaringClass()); Class pvec[] = m.getParameterTypes(); for (int j = 0; j < pvec.length; j++) System.out.println("param #" + j + " " + pvec[j]); Class evec[] = m.getExceptionTypes(); for (int j = 0; j < evec.length; j++) System.out.println("exc #" + j + " " + evec[j]); System.out.println("return type = " + m.getReturnType());}

37 name = f1 decl class = class method1 param #0 class java.lang.Object param #1 int exc #0 class java.lang.NullPointerException return type = int name = main decl class = class method1 param #0 class java.lang.String return type = void public class method1 { private int f1(Object p, int x) throws NullPointerException {……..} public static void main(String args[]) {….}

38 Equivalent du apply de Scheme pour invoquer une méthode m dont le nom est spécifié à lexécution (dans le cadre de lenvironnement de développement des JavaBeans par exemple) 1.Trouver une méthode dans une classe getMethod à partir des types de ses paramètres et de son nom. 2. La stocker dans un objet Method 3.Construire la liste des paramètres dappel 4. Faire lappel Si on manipule un type fondamental à lappel ou au retour lencapsuler dans la classe correspondante (int, Integer)

39 Class cls = Class.forName(args[0]); Class partypes[] = new Class[2]; partypes[0] = Integer.TYPE; partypes[1] = Integer.TYPE; Method meth = cls.getMethod("add",partypes); method2 methobj = new method2(); Object arglist[] = new Object[2]; arglist[0] = new Integer(37); arglist[1] = new Integer(47); Object retobj = meth.invoke(methobj, arglist); Integer retval = (Integer)retobj; System.out.println(retval.intValue())

40 public class method2 { public int add(int a, int b) { return a + b; } public static void main(String args[]) {…… …… } ?

41 Similaire à la découverte de méthodes et de constructeurs. lutilisation de la classe Modifier. Modifier représente les modifiers des variables (private int...). Ils sont eux mêmes représentés par un integer, Modifier.toString renvoie la chaine correspondant à lordre « officiel » ("static" avant "final"). On peut obtenir les informations sur les variables définies dans les super classes par getFields.

42 Les constructeurs sont similaires aux méthodes mais ne renvoient pas de résultat

43 Invoquer un constructeur implique de créer un nouvel objet (allouer de la mémoire et construire lobjet) 1.Trouver un constructeur qui accepte les types spécifiés 2.Linvoquer Création purement dynamique avec recherche (lookup) du constructeur et invocation à lexécution et non à la compilation.

44 Création et manipulation des tableaux. Array = un type spécial de classe Le type du tableau qui est créé est dynamique et na pas besoin dêtre connu à la compilation

45 java.lang.reflect.* des classes : Object AccessibleObject Constructor Field Method Array InvocationTargetException Modifier ReflectPermission une interface : Member

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47 Le protocole est écrit dans une interface Java Des stubs sont générés et contiennent le code sockets Ils sont écrits grâce à la réflexivité Java Que font les stubs ? 1.Trouver la liste des méthodes de linterface 2.Du côté client 1.Sérialiser et envoyer sur le réseau 2.Attendre le résultat sérialisé et le restructurer 3.Dou côté du serveur 1.Déserialiser ce qui est reçu et invoquer la méthode avec les paramètres 2.Récupérer le résultat, le sérialiser et lenvoyer au client

48 Les ClassLoader ????

49 ClassLoader est une classe abstraite. Un class loader est un objet responsable du chargement des classes Un nom de classe donné, il peut localiser ou générer les données qui constituent une définition de la classe. Chaque objet Class a une référence à un ClassLoader qui le définit. Applications implémentent des sous classes de ClassLoader afin détendre la façon de dynamiquement charger des classes par la VM. (utilisation de manager de sécurité, par exemple)

50 En UNIX la VM charge les classes à partir des chemins définis dans CLASSPATH. Certaines classes peuvent être obtenues à partir dautres sources, telles que le réseau ou construites par une application. La méthode defineClass convertit un tableau doctets en une instance de Class. Instances pouvant être créées grâce à newInstance Les méthodes et constructeurs créés par un class loader peuvent référencer dautres classes (loadClass du class loader de cette classe).

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52 Pour ne plus déployer les classes du serveur chez le client Utilisation des chargeurs de classes qui téléchargent des classes depuis une URL Utilisation d un serveur Web qui fournit les classes Ce que ça change Bien entendu, les classes et interfaces du serveur ne changent pas Le code du serveur ne change pas le client et la façon de le démarrer sont modifiés Il faut lancer un serveur Web

53 Problème de sécurité Le programme client télécharge du code sur le réseau Ce code pourrait contenir des virus ou effectuer des opérations non attendues !!! Utilisation d un gestionnaire de sécurité pour les applications clientes Possibilité de créer des gestionnaires de sécurité personnalisés pour des applications spécifiques

54 Problème de sécurité Utilisation d un gestionnaire de sécurité pour les applications clientes RMI RMI fournit des gestionnaires de sécurité suffisants pour un usage classique

55 Séparation des classes Serveur (fichiers nécessaires a l' exécution du serveur ) HelloWorldServer.class HelloWorldImpl.class HelloWorld.class HelloWorldImpl_Stub.class Download ( fichiers de classes à charger dans le programme client ) HelloWorldImpl_Stub.class Client ( fichiers nécessaires au démarrage du client ) HelloWorld.class HelloWorldClient.class

56 chargement statique en socket ? chargement dynamique en socket ?

57 Le client doit connaître l'emplacement des classes afin de pouvoir les télécharger On peut le lui préciser lors du lancement > java -Djava.security.policy=client.policy -Dcodebase=http://www.class-server.com:80/ HelloWorldClient Les classes à télécharger doivent être placées dans le répertoire des documents Web du serveur Web, accessibles via une URL le chargeur de classes ira chercher les classes à un emplacement de type http://www.class-server.com/classes/ClasseATelechharger.class

58 Mettre les classes Download dans le répertoire des documents Web du serveur Web, accessibles via une URL le chargeur de classes ira chercher les classes à un emplacement de type http://www.class- server.com/classes/HelloWorldImpl_Stub.class

59 Le programme Java client doit pouvoir se connecter aux ports de la base de registres RMI et des implémentations des objets de serveur, ainsi qu'au port du serveur Web Fichier client.policy grant { permission java.net.SocketPermission "*:1024-65535", "connect,resolve"; permission java.net.SocketPermission "*:80", "connect"; };

60 Le client intègre un gestionnaire de sécurité RMI pour les stubs téléchargés dynamiquement import java.rmi.*; import java.rmi.server.*; public class HelloWorldClient { public static void main(String[] args) { try { // Installe un gestionnaire de sécurité RMI System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); System.out.println("Recherche de l'objet serveur..."); HelloWorld hello = (HelloWorld)Naming.lookup("rmi://server/HelloWorld"); System.out.println("Invocation de la méthode sayHello..."); String result = hello.sayHello(); System.out.println("Affichage du résultat :"); System.out.println(result); } catch(Exception e) { e.printStackTrace(); }

61 1) Lancer la base de registres RMI (elle doit pouvoir accéder aux classes Download - CLASSPATH) > rmiregistry 2) Lancer le serveur Web servant les fichiers de classes Download 3) Lancer le serveur (les classes Server doivent être accessibles) > java HelloWorldServer Création de l'objet serveur... Référencement dans le RMIRegistry... Attente d'invocations - CTRL-C pour stopper

62 Le client doit pouvoir se connecter à des machines distantes pour la base de registres RMI, les objets de serveur ainsi que le serveur Web On doit lui fournir un fichier client.policy Le client doit bien connaître l'emplacement des classes afin de pouvoir les télécharger On va le lui préciser lors du lancement > java -Djava.security.policy=client.policy -Djava.rmi.server.codebase=http://www.class-server.com:80/ HelloWorldClient

63 Un class loader qui permet de charger des fichiers de classes via le réseau ClassLoader loader=new NetworkClassLoader(host,port); Object main= loader.loadClass("Main", true).newInstance(); …. NetworkClassLoader doit définir findClass et loadClassData pour charger et defineClass pour créer une instance de Class.