Le document aborde la programmation orientée objet avec des sockets, en expliquant leur définition comme points de communication bidirectionnelle entre applications. Il détaille les fonctions et propriétés des sockets, ainsi que les modes de communication (connecté et non connecté) et leur utilisation en Java, en illustrant avec des exemples de code pour les serveurs et clients TCP/UDP. Enfin, il traite des erreurs courantes et de la gestion du parallélisme sur un serveur.

1. Programmation OO
Les sockets
Enseignant: Hamdi ELLOUZI
1

2. Alphabet et langage
2

3. Définition générale
2
 Lorsqu’on veut passer de la programmation classique à la
programmation distribuée, l’outil de base est les sockets
 Un Socket est un point de communication
bidirectionnelle entre applications

4. Définition générale
 Introduit dans Unix dans les années 80
 Un Socket est un point de communication
bidirectionnelle entre applications permettant d’utiliser
l’interface de transport (TCP-UDP).
 Représentation point à point d’un flux de données
A B
Application
Socket Write
Write
Read
Read
4

5. Définition plus détaillée
 Un socket est
 Un point d'accès aux couches transport TCP/UDP
 Liée localement à un port
 Adressage de l'application sur le réseau : son couple @IP:port
 Elle permet la communication avec un port distant sur une
machine distante : c'est-à-dire avec une application distante
5

6.  Un socket est associé à un port de communication
pour différencier les applications réseau sur une
même machine
 L’API java fourni un package java.net pour l’utilisation
des packages
 java.net.Socket pour l’implémentation coté client
 java.net.ServerSocket pour l’implémentation coté serveur
Définition plus détaillée
5

7. Notion de « port »
Alphabet et langage
7
 Port : ~BAL dans laquelle un processus dépose et récupère ses
données
 Chaque processus a un n° de port : identité logique
 Application répartie
 port pour processus en local (port local ou entrant)
 pour pour processus distant (port distant ou sortant)

8. Propriétés des sockets (1/2)
 Un socket peut-être lié
 Sur un port précis à la demande du programme
 Sur un port quelconque libre déterminé par le système
 Le numéro de port varie entre 1 et 65535
 <1024 : ports réservés pour les applications et les
protocoles systèmes (80 http, 21 ftp, etc.)
 >= 1024 : ports utilisateurs
8

9. Propriétés des sockets (2/2)
 Le client a l’initiative de la communication et le serveur doit
être à l’écoute
 Le client doit connaître la référence du serveur [adresse IP,
n° de port]
 Le serveur peut servir plusieurs clients (1 thread unique
ou 1 thread par client)
 Un socket ne peut se connecter qu’à une seule machine
 Un socket ne peut pas se reconnecter après la fermeture
de connexion
 4 fonctions principales:
 Se connecter à une machine distante
 Envoyer des données
 Recevoir des données
 Fermer la connexion
9

10. ServerSocket(1234)
Socket(“128.250.25.158”, 1234)
Output/write stream
Input/read stream
Peut être un nom complet “www.isima.rnu.tn”
Client
Server
9
Principe de fonctionnement

11. Principe de fonctionnement
 Le serveur crée un "socket serveur" (associé à un port
bien précis) et se met en attente
 Le client se connecte au socket serveur
 deux sockets sont alors créés : un "socket client", côté
client, et un "socket service client" côté serveur. Ces sockets
sont connectés entre eux.
11

12. Modes
12

13. Utilisation du mode connecté
Caractéristiques
 Établissement préalable d'une connexion : le client
demande au serveur s'il accepte la connexion.
 Fiabilité assurée par le protocole (TCP).
 Mode d’échange par flot d'octets : le récepteur n'a pas
connaissance du découpage des données effectué par
l'émetteur.
 Après initialisation, le serveur est "passif" : il est activé
lors de l'arrivée d'une demande de connexion du client.
 Un serveur peut répondre aux demandes de service de
plusieurs clients : les requêtes arrivées et non traitées
sont stockées dans une file d'attente.
13

14. Utilisation du mode connecté
Contraintes
 Le client doit avoir accès à l’adresse du serveur (adresse IP,
n° de port).
Modes de gestion des requêtes
 Itératif : le processus traite les requêtes les unes après les
autres.
 Concurrent : création d'un processus fils (ou thread) pour
chaque client. (serveur multi-threadé)
14

15. Programmation socket en
mode connecté
15
Le client doit contacter le
serveur
 Le serveur est lancé
 Il a créé un socket et est en
attente
Le client contacte le serveur
par :
 La création d’un socket TCP
locale
 La spécification d’une @ IP et
du n° de port du processus
serveur
Quand le client crée un
socket le client TCP établit
une connexion avec le
serveur TCP
Sur requête du client, le
serveur TCP crée un nouveau
socket pour que le processus
serveur communique avec le
client
 Permet à un serveur de parler à
de multiples clients «en même
temps»

16. Serveur itératif
en mode connecté
 Client ouvre connexion avec le serveur avant
d’adresser des appels, puis ferme la connexion à la fin
 Délimitation temporelle des échanges
 Maintien de l'état de connexion pour la gestion des
paramètres de qualité de service
 Traitement des pannes, propriété d'ordre.
16

17. Utilisation du mode
non connecté
Caractéristiques
 Pas d'établissement préalable d'une connexion.
 Pas de garantie de fiabilité.
 Adapté aux applications pour lesquelles les réponses aux
requêtes des clients sont courtes (1 message).
 Le récepteur reçoit les données selon le découpage
effectué par l’émetteur.
17

18. Utilisation du mode
non connecté
Contraintes
 Le client doit avoir accès à l'adresse du serveur
(adresse IP, port).
 Le serveur doit récupérer l'adresse de chaque client
pour lui répondre
Mode de gestion des requêtes
 Itératif (requêtes traitées l’une après l’autre).
 Concurrent (1 processus ou thread par client).
18

19. Serveur itératif en mode
non connecté
 Le client peut envoyer une requête au serveur à tout
moment.
 Mode léger permettant
 Le traitement non ordonné des appels.
 L'absence de mémorisation entre requêtes successives
(serveur sans données rémanentes et sans état).
19

20. Alphabet et langage
20
Mode connecté :
Sockets TCP en Java

21. Socket en mode connecté
 Représente une connexion fiable TCP/IP entre 2
processus (~machines)
 La connexion est fiable (contrôle d'erreur, …)
 2 flots de données sont établis entre les deux machines
 Connexion est asymétrique
 Une machine est serveur : classe ServerSocket
 Elle attend les demandes de connexion et les acceptent.
 Une machine est client : classe Socket
 Elle demande l'établissement de la connexion avec le serveur.
21

22. Serveur TCP
 Crée le ServerSocket :
ServerSocket listenSocket = new ServerSocket(port);
 Attend les demandes de connexion et crée un socket pour le dialogue :
Socket clientSocket = listenSocket.accept();
 Récupère les flux d'entrée et de sortie :
InputStream in = clientSocket.getInputStream();
OutputStream out = clientSocket.getOutputStream();
 Dialogue avec le client.
22

23. Client TCP
 Crée le Socket :
Socket server = new Socket(host,port);
 Récupère les flux d'entrée et de sortie :
InputStream in = server.getInputStream();
OutputStream out = server.getOutputStream();
 Dialogue avec le serveur.
23

24. Socket TCP: Déroulement
25

25. Remarques (1/2)
 Les constructeurs et la plupart des méthodes peuvent générer
une IOException
 Le serveur doit être démarré avant le client. Dans le cas
contraire, si le client se connecte à un serveur inexistant, une
exception sera levée après un time-out
 Après la fermeture de la connexion, le serveur se met en
attente de la nouvelle connexion du même client ou d'un
autre.
 Si plusieurs demandes de connexion arrivent simultanément,
une seule est acceptée et les autres sont mises en attente.
 Pour accepter et traiter plusieurs connexions simultanées →
Multi-threader le serveur
25

26. Remarques (2/2)
 Le client et le serveur doivent respecter un protocole
valide d'échange des données
 Le client envoie un entier mais le serveur attend un flottant.
 Le client attend des données du serveur qui lui même attend
des données du client → interblocage !
 Attention à l'hétérogénéité des plateformes client et
serveur
 Un client sur Intel envoie un entier little-endian,
 Le serveur sur Sparc reçoit cet entier et le traite en big-endian.
26

27. Échange de données
2 types d'échanges possibles :
 Échange en mode Ligne (chaînes de caractères)
 Requêtes et réponses : une ou plusieurs lignes de texte (ASCII,
UTF-8, UniCode, ...)
 En JAVA (Utilisation des Classes BufferedReader /
BufferedWriter )
 Exemples: HTTP, SMTP,…
 Échange en mode Bloc d'octets (de bytes)
 Requêtes et réponses : blocs d'octets d'une taille et d'un format
connus de l'autre
 En JAVA(Utilisation possible des Classes DataInputStream /
DataOutputStream )
 Exemples : RPC, RMI, CORBA,...
27

28. Exemple : code serveur
public class EchoServer {
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket listenSocket = new ServerSocket(Integer.parseInt(args[0]));
while(true)
{ Socket clientSocket = listenSocket.accept();
doService(clientSocket);
clientSocket.close(); } }
catch (Exception e) { ... }
static void doService(Socket clientSocket) throws IOException
{BufferedReader in = new BufferedReader(
new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
PrintStream out = new PrintStream(clientSocket.getOutputStream());
while(true)
{ String theLine=in.readLine();
If(theLine==null) break;
out.println(theLine); } } // doService
} // class EchoServer
28

29. Exemple : code client
public class EchoClient {
public static void main(String[] args) {
Socket theSocket = null;
BufferedReader theInputStream = null;
BufferedReader userInput = null;
PrintStream theOutputStream = null;
String theLine = null;
try {
theSocket = new Socket(args[0], Integer.parseInt(args[1]));
theOutputStream = new PrintStream(theSocket.getOutputStream());
theInputStream = new BufferedReader(
new InputStreamReader(theSocket.getInputStream()));
userInput = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));
29

30. Exemple : code client
while(true)
{ theLine = userInput.readLine();
if(theLine.equals(".")) break;
theOutputStream.println(theLine);
System.out.println(theInputStream.readLine()); }
} // try
catch (UnknownHostException e) { ... }
catch (IOException e) { ... }
finally
{ try {
if(theSocket!=null) theSocket.close();
if(theInputStream!=null) theInputStream.close();
...
} catch (IOException e) { ... } }
} // main
} // EchoClient
30

31. Exemple 2 : code client
Alphabet et langage
31
 Le client lit du clavier (stream
inFromUser), et envoie au
serveur via la socket (stream
outToServer)
 Le serveur lit le flux
provenant de la socket
 Il convertit les données en les
mettant en majuscule et les
renvoit au client
 Le client lit et affiche les
données modifiées lui arrivant
via la socket (stream
inFromServer)

32. Exceptions
 java.net.BindException
 Erreur de liaison à une adresse locale (le port est peut être déjà utilisé)
 java.net.ConnectException
 Refus de connexion par l'hôte (aucun "process" écoute le port, …)
 java.net.NoRouteToHostException
 L'hôte n'est pas joignable
 java.net.ProtocolException
 Erreur du protocole (TCP, …)
 java.net.SocketException
 Erreur du protocole (TCP, …)
 java.net.UnknownHostException
 Erreur de DNS
32

33. Gestion du parallélisme sur le
serveur
1er Cas: 1 seul processus serveur
 Si clients sont multiples →traités en séquence
 La longueur maximale de la file d’attente peut être
spécifiée lors de la création du socket serveur.
2ème cas: un schéma "multi-threads" :
 Thread veilleur (serveur) doit créer explicitement un
nouveau thread exécutant (servant) à chaque nouvelle
connexion d'un client
 Un socket différent "service client" est créé pour chaque
client
 Le thread veilleur se remet ensuite en attente.
33

34. Serveur Multi-threadé
34

35. Code serveur mutli-threadé(1/2)
public class EchoServer_multithread extendsThread {
private Socket clientSocket;
EchoServer_multithread(Socket clientSocket)
{ this.clientSocket = clientSocket; }
public static void main(String[] args) {
ServerSocket listenSocket = null;
try {
listenSocket = new ServerSocket(Integer.parseInt(args[0]));
while(true) //le dispatcher est le thread qui exécute main()
{ Socket clientSocket = listenSocket.accept();
//System.out.println(clientSocket.getInetAddress());
EchoServer_multithread serviceThread =
new EchoServer_multithread(clientSocket);
serviceThread.start(); }
} catch(Exception e){...} finally{... listenSocket.close();} ...}
}
35

36. Code serveur mutli-threadé(2/2)
public void run() {
try { doService(clientSocket); clientSocket.close(); }
catch (IOException e) { ... } }
public void doService(Socket clientSocket) throws IOException
{ BufferedReader in;
PrintStream out;
in = new BufferedReader(
new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
out = new PrintStream(clientSocket.getOutputStream());
while(true) {
String theLine=in.readLine();
if(theLine.equals(".")) break;//thread de service doit terminer
out.println(theLine); }
} // doService
} // classe EchoServer_multithread
36

37. Alphabet et langage
37
Mode non connecté :
Sockets UDP en Java

38. Socket en mode non connecté
 Principe
 Avant toute communication en mode UDP, il est nécessaire de
créer une socket aussi bien du coté client que du coté serveur.
 L'émetteur envoie un datagramme (paquets de données sur
un socket que le récepteur écoute.
 La classe java.net.DatagramSocket
 Représente le socket local ou distant en mode non connecté.
 La classe java.net.DatagramPacket
 Représente un datagramme à envoyer ou reçu.
38

39. Client UDP (emetteur)
 Crée le DatagramSocket
DatagramSocket ms = new DatagramSocket();
 Construit un DatagramPacket
int len = 5;
byte[] data = new byte[len];
// data doit être "rempli" :
String message= " Hello "
data = message.getByte();
DatagramPacket outputPacket = new DatagramPacket(data,
data.length, receiverInetAddress, port);
 Envoie le DatagramPacket au serveur
ms.send(outputPacket);
39

40. Serveur UDP (récepteur)
 Crée le DatagramSocket lié à un port d ’écoute
DatagramSocket theSocket = new DatagramSocket(port);
 Construit un DatagramPacket pour la réception
byte[] incomingData = new byte[MAXLEN];
// ce buffer est vide
DatagramPacket incomingPacket = new DatagramPacket
(incomingData , incomingData.length );
 Réception du paquet puis utilisation
theSocket.receive(incomingPacket);
40

41. Socket UDP: déroulement
41

42. Code de l’emetteur: UDPSender
import java.net.*; import java.io.*;
public class UDPSender {
public static void main(String[] args) {
try {
InetAddress receiver = InetAddress.getByName(args[0]);
int port = Integer.parseInt(args[1]);
DatagramSocket theSocket = new DatagramSocket();
DataInputStream userInput = new DataInputStream(System.in);
while (true) {
String theLine = userInput.readLine();
if (theLine.equals(".")) break;
byte[] data = new byte[theLine.length()];
data=theLine.getBytes();
DatagramPacket theOutput =
new DatagramPacket(data, data.length, receiver, port);
theSocket.send(theOutput);
}} catch (Exception e) { System.err.println(e);}
42

43. Code du récépteur: UDPReceiver
import java.net.*; import java.io.*;
public class UDPReceiver {
public static void main(String[] args) {
try {// construction d'un DatagramSocket
int port = Integer.parseInt(args[0]);
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(port);
// construction d'un DatagramPacket
int len = Integer.parseInt(args[1]);
byte[] buffer = new byte[len];
DatagramPacket incomingPacket = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
while (true) {
ds.receive(incomingPacket);
String s = new String(incomingPacket.getData(), 0, incomingPacket.getLength());
System.out.println(incomingPacket.getAddress()
+ " at port " + incomingPacket.getPort() + " says " + s); }
} catch (Exception e) { System.err.println(e); } } }
43

44. Classe DatagramSocket
Avant toute communication en mode UDP il est nécessaire de créer
une socket aussi bien du coté client que du coté serveur. Pour cela Java propose
trois constructeurs :
 public DatagramSocket () throws SocketException
 Crée un objet de type socket et l'attache à un port disponible de la machine locale.
Ce constructeur doit être utilisé dans les clients pour lesquels le port d'attachement
n'a pas besoin d'être connu.
 public DatagramSocket (int port) throws SocketException
 Crée un objet de type socket et l'attache au port UDP local passé en paramètre. En
particulier, ce constructeur doit être utilisé dans les serveurs pour lesquels le port
d'attachement a besoin d'être fixé préalablement afin qu'il soit connu des clients.
 public DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) throws SocketException
 Crée un objet de type socket, l'attache au port UDP local passé en paramètre et à
une adresse spécifique de la machine locale. Ce constructeur n'est utile que si la
machine locale dispose de plusieurs adresses Internet.
44

45. Classe DatagramPacket (1/2)
 Fournit deux constructeurs : un pour les paquets à recevoir,
l’autre pour les paquets à envoyer.
 public DatagramPacket(byte buffer[], int taille)
 Construit un objet pour recevoir un datagramme.
 buffer correspond à la zone de réception
 taille maximale des datagrammes à recevoir.
 public DatagramPacket(byte buffer[], int taille,
InetAddress adresse, int port)
 Construit un objet pour envoyer un datagramme.
 buffer correspond à la zone d'envoie
 taille correspond à la taille du datagramme à envoyer
 adresse destinataire de la datagramme
 port du UDP
45

46. Classe DatagramPacket (2/2)
 Cette classe propose plusieurs méthodes pour
obtenir ou mettre à jour les informations sur le
paquet encapsulé.
46
Méthode Rôle
InetAddress getAddress () Renvoie l'adresse du serveur
byte[] getData() Renvoie les données
contenues dans le paquet
int getPort () Renvoie le port
int getLength () Renvoie la taille des données
contenues dans le paquet
setData(byte[]) Mettre à jour les données
contenues dans le paquet

47. Exercice
 Ecrire un programme Java qui affiche sur l’écran les ports
d’écoute d’une machine distante donnée (en ligne de
commandes)
 Rappel: les ports TCP d’une machine peuvent aller de 0 à
65535
47

48. Exercice
 Ecrire un programme java qui affiche le contenu d’une page web
distante en utilisant son URL
 Quelques indications
 Instanciation de l’url: URL u = new URL(args[i]);
 u.getPort() pour récupérer le port TCP
 u.getProtocol() pour récupérer le protocole de l’url
(on accepte que http)
 u.getHost() pour récupérer l’hôte distant
 u.getFile() pour récupérer le nom de la page demandée
 Requête HTTP
 "GET " + u.getFile() + " HTTP/1.0rn“
 "Accept: text/plain, text/html, text/*rn“
 "rn"
48