[[laboratoare:laborator08]]
Show pagesource
Recent ChangesSitemap

Laborator 08. Implementarea Serviciilor de Rețea

În Android, prin intermediul serviciilor, sunt puse la dispoziție funcționalități care pot fi accesate de către dispozitivele care se găsesc în aceeași rețea locală. De obicei, o astfel de abordare se folosește pentru stabilirea de conexiuni punct la punct peste care pot fi dezvoltare jocuri la care pot participa mai mulți utilizatori, aplicații de partajare a unor resurse sau pentru transmiterea de mesaje. Totodată, pot fi expuse și servicii ale unor alte dispozitive din cadrul rețelei locale cum ar fi: calculatoare, imprimante, televizoare, ceasuri inteligente, acestea putând fi astfel accesate la distanță.

Serviciile pot fi implementate folosind două variante:

  1. Android Network Service Discovery (NSD), un protocol integrat în Android începând cu nivelul de API 16 (Jelly Bean), pentru implementarea de servicii disponibile în rețeaua locală;
  2. JmDNS, un proiect open-source care își propune implementarea în Java a unor funcționalități legate de proiectarea și dezvoltarea de servicii disponibile în rețeaua locală, fără a realiza nici un fel de configurări legate de infrastructura de comunicație.
Atât Android NSD cât și JmDNS folosesc multi-cast DNS (utilizarea de operații DNS în rețele de dimensiuni mici, în care nu există un server propriu-zis pentru un astfel de serviciu) pentru accesul la servicii în rețeaua locală.

Operațiile utilizate în implementarea serviciilor de rețea sunt:

  1. configurarea diferiților parametri (pregătirea mediului de lucru);
  2. înregistrarea unui serviciu, prin care celelalte dispozitive din rețeaua locală pot afla detalii cu privire la funcționalitatea oferită (tip de serviciu, adresă, port, descriere);
  3. descoperirea unui serviciu, prin care un dispozitiv este informat cu privire la serviciile care pot fi accesate în rețeaua locală, filtrându-le în funcție de denumire și tip;
  4. rezolvarea unui serviciu, prin care sunt identificate adresa și portul la care trebuie realizată o conexiune în vederea exploatării funcționalității pe care acesta o pune la dispoziție.
Operațiile de înregistrare respectiv descoperire / rezolvare sunt independente, astfel încât o aplicație poate alege doar să înregistreze un serviciu, în timp ce altă aplicație poate doar să descopere / rezolve serviciile din rețeua locală. Totodată, operațiile pot fi realizate și împreună, fără a exista o ordine prestabilită.

Tipuri de Servicii

Cele mai multe servicii accesibile prin rețeaua locală sunt descrise prin intermediul unui tip care are de obicei forma _<protocol_nivel_aplicatie>._<protocol_nivel_transport>., unde:

  • <protocol_nivel_aplicatie> poate fi standard sau definit de utilizator;
  • <protocol_nivel_transport> este de regulă tcp sau udp (sau variații ale acestora).

Se poate consulta lista cu tipurile de servicii rezervate, gestionată de IANA (Autoritatea Internațională pentru Numere Alocate). Unele tipuri de servicii au definite și porturile pe care pot fi accesate.Pentru rezervarea unui astfel de tip de serviciu, este necesară o solicitare prealabilă, care poate fi aprobată sau respinsă, după caz.

Pentru Android NSD, pentru cele mai multe servicii nespecifice, se poate folosi tipul _http._tcp. (se folosește transferul de date prin HTTP folosind protocolul de transport TCP).

În cazul JmDNS, trebuie să se precizeze faptul că serviciul rulează local, definindu-se un tip corespunzător aplicației care implementează funcționalitatea respectivă (_<denumire_aplicatie>._tcp.local.).

Configurare

Inițializarea mediului de lucru presupune instanțierea unor obiecte care gestionează operațiile ce pot fi realizate la nivelul serviciilor de rețea, respectiv a unor obiecte ascultător pentru evenimentele care pot surveni în cadrul acestora.

Android NSD

Configurarea Android NSD presupune obținerea unei referințe către un obiect de tipul NsdManager, care oferă funcționalități referitoare la gestiunea serviciilor existente doar în cadrul rețelei locale. 

NsdManager nsdManager = (NsdManager)context.getSystemService(Context.NSD_SERVICE);

API-ul pe care îl pune la dispoziție un astfel de obiect este asincron, astfel încât metodele apelate în cadrul claselor ascultător pentru diferite evenimente (înregistrare, descoperire, rezolvare) sunt executate în contextul unor fire de execuție dedicate, așa cum trebuie procedat în condițiile unor operații ce implică comunicația prin rețea.

Metodele pe care le implementează un obiect de tipul NsdManager sunt legate de operațiile ce pot fi realizate cu serviciile accesibile în cadrul rețelei locale:

Se observă că de regulă aceste metode primesc parametrii de tip:

  • NsdServiceInfo - în care sunt stocate perechi de tipul (atribut, valoare) cu privire la serviciul disponibil în rețea:
    • denumire;
    • tip;
    • adresă;
    • port.
  • ascultător pentru diferite evenimente legate de operațiile cu serviciile accesibile în rețea (înregistrare, descoperire, rezolvare), fiecare definind metode care descriu comportamentul pentru fiecare rezultat posibil al acestora.

În fișierul AndroidManifest.xml, singurele permisiuni care trebuie oferite aplicației sunt cele legate de accesul la rețeaua locală:

AndroidManifest.xml
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="ro.pub.cs.systems.eim.lab08.chatservice"
    android:versionCode="1"
    android:versionName="1.0">
 
    <uses-permission 
        android:name="android.permission.INTERNET" />
 
    <!-- ... -->
 
</manifest>

JmDNS

Întrucât versiunea curentă a JmDNS (3.4.1) oferă o bibliotecă sub forma unei arhive .jar care nu poate fi procesată în momentul în care este transformată în formatul .dex, este necesar ca aceasta să fie prelucrată, în sensul menținerii acelor clase care sunt strict necesare pentru gestiunea serviciilor de rețea, și anume cele din pachetul javax.jmdns. 

student@eim2016:~$ jar xf jmdns.jar
student@eim2016:~$ jar cfm jmdns.jar META-INF/MANIFEST.MF javax/

JmDNS folosește pachete de tip multicast pentru a gestiona serviciile disponibile în rețea. Politica Android este de a dezactiva implicit astfel de transferuri, pentru a optimiza bateria, motiv pentru care această funcționalitate trebuie activată temporar, doar pe parcursul aplicației Android. În acest sens, trebuie obținut mutext-ul corespunzător operațiilor de acest tip, care va fi eliberat ulterior:

ChatActivity.java
public class ChatActivity extends Activity {
 
  // ...
 
  protected WifiManager wifiManager = null;
 
  @Override
  protected void onCreate(Bundle state) {
    super.onCreate(state);
 
    // ...
 
    WifiManager wifiManager = (WifiManager)getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
    multicastLock = wifiManager.createMulticastLock(Constants.TAG);
    multicastLock.setReferenceCounted(true);
    multicastLock.acquire();
  }
 
  @Override
  protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
 
    // ...
 
    if (multicastLock != null) {
      multicastLock.relase();
      multicastLock = null;
    }
  }
 
  // ...
 
}

Configurarea JmDNS presupune crearea unei instanțe a unui obiect de tipul JmDNS, care oferă funcționalități referitoare la gestiunea serviciilor existente doar în cadrul rețelei locale. Se utilizează metoda statică create(InetAddress, String), care primește ca parametri:

  • adresa mașinii, obținută prin intermediul metodei getIpAddress() apelată pe obiectul ConnectionInfo asociat obiectului care gestoniează interfața pentru comunicația prin intermediul rețelei fără fir;
  • denumirea mașinii (determinată pe baza adresei, prin rezoluție inversă).
try {
  WifiManager wifiManager = ((ChatActivity)context).getWifiManager();
  InetAddress address = InetAddress.getByAddress(
    ByteBuffer.allocate(4).putInt(
      Integer.reverseBytes(wifiManager.getConnectionInfo().getIpAddress())
    ).array()
  );
  String name = address.getHostName();
  Log.i(Constants.TAG, "address = " + address + " name = " + name);
  jmDns = JmDNS.create(address, name);
} catch (IOException ioException) {
  Log.e(Constants.TAG, "An exception has occurred: " + ioException.getMessage());
  if (Constants.DEBUG) {
    ioException.printStackTrace();
  }
}
Instanțierea unui obiect de tip JmDNS trebuie să se realizeze pe firul de execuție al comunicației prin rețea, în caz contrar generându-se o excepție de tipul android.os.NetworkOnMainThreadException.

API-ul pe care îl pune la dispoziție un astfel de obiect este asincron, astfel încât metodele apelate în cadrul claselor ascultător pentru diferite evenimente (înregistrare, descoperire, rezolvare) sunt executate în contextul unor fire de execuție dedicate, așa cum trebuie procedat în condițiile unor operații ce implică comunicația prin rețea.

  • înregistrare
  • descoperire
    • addServiceListener(String, ServiceListener) - folosită pentru pornirea descoperirii de servicii accesibile în rețeaua locală, operație care va fi realizată permanent, până când se va specifica altfel (explicit), afectând resurse precum transferul de informații prin rețeaua locală (lățimea de bandă) și bateria; vor fi monitorizate doar serviciile de un anumit tip;
    • removeServiceListener(ServiceListener) - folosită pentru oprirea descoperirii de servicii de un anumit tip, atunci când acesta nu mai este necesară sau aplicația Android este întreruptă temporar.
  • rezolvare - requestServiceInfo(String, String), pentru a identifica parametrii de conexiune (adresă și port) ai unui serviciu pentru care se cunoaște tipul și denumirea.â

Se observă că de regulă aceste metode primesc parametrii de tip:

  • ServiceInfo - în care sunt stocate perechi de tipul (atribut, valoare) cu privire la serviciul disponibil în rețea:
    • denumire;
    • tip / subtip;
    • adresă / denumire dispozitiv care găzduiește serviciul;
    • port pe care poate fi accesat serviciul;
    • prioritate;
    • protocol
    • date
    • URL.
  • ascultător pentru diferite evenimente legate de operațiile cu serviciile accesibile în rețea (înregistrare, descoperire, rezolvare), fiecare definind metode care descriu comportamentul pentru fiecare rezultat posibil al acestora.

Resusele asociate obiectului de tip JmDNS trebuie eliberate în momentul în care acesta nu mai este necesar (aplicația Android este distrusă): 

try {
  if (jmDns != null) {
    jmDns.close();
    jmDns = null;
  }
} catch (IOException ioException) {
  Log.e(Constants.TAG, "An exception has occurred: " + ioException.getMessage());
  if (Constants.DEBUG) {
    ioException.printStackTrace();
  }
}

În fișierul AndroidManifest.xml, permisiunile care trebuie oferite aplicației vizează:

  • accesul la Internet;
  • schimbarea politicii cu privire la procesarea pachetelor de tip multi-cast (implicit dezactivate, pentru a optimiza consumul de energie);
  • accesul la starea rețelei fără fir;
  • accesul la starea rețelei cu fir.
AndroidManifest.xml
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="ro.pub.cs.systems.eim.lab08.chatservice"
    android:versionCode="1"
    android:versionName="1.0">
 
    <uses-permission
        android:name="android.permission.INTERNET"/>
    <uses-permission
        android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_MULTICAST_STATE"/>
    <uses-permission
        android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
    <uses-permission
        android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
 
    <!-- ... -->
 
</manifest>

Înregistrarea / Deînregistrarea unui Serviciu

Android NSD

Pentru înregistrarea unui serviciu, se apelează metoda registerService(NsdServiceInfo, int, NsdManager.RegistrationListener) din clasa NsdManager, ulterior serviciul putând fi accesat din cadrul altor mașini fizice / dispozitive mobile. Aceasta primește ca parametri:

  • un obiect NsdServiceInfo, ce reține informații precum denumirea și tipul serviciului, adresa și portul mașinii / dispozitivului pe care va fi disponibil;
Întrucât, de regulă, odată cu înregistrarea serviciului este pornit și un server care va aștepta invocări de la clienți, adresa și portul pot fi preluate de la obiectul de tip ServerSocket astfel instanțiat sau pot fi folosite valori obținute de la utilizator: 
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(0);
InetAddress address = serverSocket.getInetAddress();
int port = serverSocket.getLocalPort();

Valoarea 0 a parametrului din constructorul obiectului ServerSocket indică faptul că se va folosi un port libere, aleator. O astfel de abordare este de preferat, întrucât se evită eventualele conflicte cu privire la porturile ocupate.

  • protocolul, în acest caz folosindu-se NsdManager.PROTOCOL_DNS_SD;
  • un obiect ascultător de tipul NsdManager.RegistrationListener, care trebuie să implementeze metodele:

Pentru deînregistrarea unui serviciu, se apelează metoda unregisterService(NsdManager.RegistrationListener) din clasa NsdManager. Aceasta primește ca parametru un obiect ascultător de tipul NsdManager.RegistrationListener, care trebuie să implementeze metodele:

Odată cu deînregistrarea serviciului, se va opri și serverul care așteaptă invocări de la clienți. 
public void registerNetworkService() throws Exception { 
  chatServer = new ChatServer(this);
  ServerSocket serverSocket = chatServer.getServerSocket();
  if (serverSocket == null) {
    throw new Exception("Could not get server socket");
  }
  chatServer.start();  
 
  NsdServiceInfo nsdServiceInfo  = new NsdServiceInfo();
  nsdServiceInfo.setServiceName(Constants.SERVICE_NAME);
  nsdServiceInfo.setServiceType(Constants.SERVICE_TYPE);
  nsdServiceInfo.setHost(serverSocket.getInetAddress());
  nsdServiceInfo.setPort(serverSocket.getLocalPort());
 
  nsdManager.registerService(
    nsdServiceInfo,
    NsdManager.PROTOCOL_DNS_SD,
    registrationListener
  );
}
 
public void unregisterNetworkService() {
  nsdManager.unregisterService(registrationListener);
 
  chatServer.stopThread();
 
  // ...
}

De regulă, metodele obiectului de tip NsdManager.RegistrationListener nu vor avea alt rol cu excepția jurnalizării evenimentelor respective, mai ales atunci când operațiile de înregistrare / deînregistrare eșuează.

În momentul în care înregistrarea s-a realizat cu succes, se va reține denumirea serviciului, fapt important întrucât în situația în care în rețeaua locală există un alt serviciu cu aceeași denumire, sistemul de operare Android va trata o astfel de situație prin atașarea unui indice (x), indicând al câtelea serviciu duplicat a fost identificat.

În momentul în care deînregistrarea s-a realizat cu succes, nu este necesar să se realizeze nici o operație. 

NsdManager.RegistrationListener registrationListener = new RegistrationListener() {
  @Override
  public void onServiceRegistered(NsdServiceInfo nsdServiceInfo) {
    serviceName = nsdServiceInfo.getServiceName();
  }
 
  @Override
  public void onRegistrationFailed(NsdServiceInfo nsdServiceInfo, int errorCode) {
    Log.e(Constants.TAG, "An exception occured while registering the service: " + errorCode);
  }
 
  @Override
  public void onServiceUnregistered(NsdServiceInfo nsdServiceInfo) {
  }
 
  @Override
  public void onUnregistrationFailed(NsdServiceInfo nsdServiceInfo, int errorCode) {
    Log.e(Constants.TAG, "An exception occured while unregistering the service: " + errorCode);
  }
};

JmDNS

Pentru înregistrarea unui serviciu, se apelează metoda registerService(ServiceInfo) din clasa JmDNS, ulterior serviciul putând fi accesat din cadrul altor mașini fizice / dispozitive mobile.

Pentru deînregistrarea unui serviciu, se poate apela una din metodele unregisterService(ServiceInfo), respectiv unregisterAllServices() din clasa JmDNS.

Aceste metode primesc ca parametru un obiect de tip ServiceInfo, ce reține informații precum denumirea și tipul serviciului, adresa și portul mașinii / dispozitivului pe care va fi disponibil (ce pot fi preluate, din cadrul unui obiect de tip ServerSocket).
JmDNS nu oferă informații cu privire la rezultatul operațiilor de înregistrare / deînregistrare. 
public void registerNetworkService() throws Exception {
  chatServer = new ChatServer(this);
  ServerSocket serverSocket = chatServer.getServerSocket();
  if (serverSocket == null) {
    throw new Exception("Could not get server socket");
  }
  chatServer.start();
 
  ServiceInfo serviceInfo = ServiceInfo.create(
    Constants.SERVICE_TYPE,
    Constants.SERVICE_NAME,
    port,
    Constants.SERVICE_DESCRIPTION
  );
 
  if (jmDns != null && serviceInfo != null) {
    serviceName = serviceInfo.getName();
    jmDns.registerService(serviceInfo);
  }
}
 
public void unregisterNetworkService() {
  if (jmDns != null) {
    jmDns.unregisterAllServices();
  }	
 
  chatServer.stopThread();
 
  // ...
}

Descoperirea Serviciilor Accesibile

Operațiile de pornire / oprire a descoperirii serviciilor disponibile trebuie să aibă în vedere resursele afectate precum și impactul asupra altor funcționalități cum ar fi viteza de transfer prin rețea, respectiv autonomia.

De regulă, pornirea operației de descoperire a serviciilor disponibile este realizată pe metoda onResume(), adică din momentul în care activitatea este vizibilă.

Similar, oprirea operației de descoperire a serviciilor disponibile este realizată pe metoda onPause(), adică din momentul în care activitatea nu este vizibilă.

Totodată, este recomandat să se pună la dispoziția utilizatorilor elemente în cadrul interfeței grafice prin intermediul cărora aceste operații să poată fi controlate prin interacțiunea cu cei care folosesc aplicația Android.

Android NSD

Pornirea operației de descoperire a serviciilor disponibile se face prin intermediul metodei discoverServices(String, int, NsdManager.DiscoveryListener) din clasa NsdManager care primește ca parametri:

  • tipul de serviciu;
  • protocolul, în acest caz folosindu-se NsdManager.PROTOCOL_DNS_SD;
  • un obiect ascultător de tipul NsdManager.DiscoveryListener, care trebuie să implementeze metodele:
    • onDiscoveryStarted(String) - apelată în mod automat dacă pornirea operației de căutare a serviciilor a fost realizată cu succes;
    • onStartDiscoveryFailed(String, int) - apelată în mod automat dacă pornirea operației de căutare a serviciilor a eșuat, oferindu-se și un cod de eroare care poate fi folosit în scopuri de depanare.

Oprirea operației de descoperire a serviciilor disponibile se face prin intermediul metodei stopServiceDiscovery(NsdManager.DiscoveryListener) din clasa NsdManager care primește ca parametru un obiect ascultător de tipul NsdManager.DiscoveryListener, care trebuie să implementeze metodele:

  • onDiscoveryStopped(String) - apelată în mod automat dacă oprirea operației de căutare a serviciilor a fost realizată cu succes;
  • onStopDiscoveryFailed(String, int) - apelată în mod automat dacă oprirea operației de căutare a serviciilor a eșuat, oferindu-se și un cod de eroare care poate fi folosit în scopuri de depanare.
public void startNetworkServiceDiscovery() {
  nsdManager.discoverServices(Constants.SERVICE_TYPE, NsdManager.PROTOCOL_DNS_SD, discoveryListener);
}
 
public void stopNetworkServiceDiscovery() {
  nsdManager.stopServiceDiscovery(discoveryListener);
 
  // ...
}

Pentru obiectul de tip NsdManager.DiscoveryListener trebuie implementate și metodele apelate în mod automat în momentul în care un serviciu este găsit, respectiv este pierdut:

  • onServiceFound(NsdServiceInfo) - se verifică parametrii serviciului descoperit (tip și denumire), putându-se întâlni următoarele situații:
    1. tip de serviciu necunoscut (cu toate că descoperirea implică filtrarea după un tip de servicii specific);
    2. descoperirea serviciului oferit de mașina curentă / dispozitivul curent - se realizează comparația dintre denumirea serviciului găsit și denumirea serviciului curent;
    3. descoperirea unui serviciu oferit de o altă mașină / un alt dispozitiv (se poate folosi un șablon pe denumirea serviciului) - se trece la rezolvarea serviciului respectiv (prin invocarea metodei resolveService(NsdManager, NsdManager.ResolveListener) din cadrul obiectului de tip NsdManager.
  • onServiceLost(NsdServiceInfo) - se gestionează corespunzător lista de servicii descoperite.
În cazul în care se produce o eroare (indiferent de momentul la care are loc - pornirea sau oprirea procesului de descoperire a serviciilor), se termină orice activitate legată de descoperirea serviciilor. 
DiscoveryListener discoveryListener = new DiscoveryListener() {
 
  @Override
  public void onDiscoveryStarted(String serviceType) {
    Log.i(Constants.TAG, "Service discovery started: " + serviceType);
  }
 
  @Override
  public void onServiceFound(NsdServiceInfo nsdServiceInfo) {
    Log.i(Constants.TAG, "Service found: " + nsdServiceInfo);
    if (!nsdServiceInfo.getServiceType().equals(Constants.SERVICE_TYPE)) {
      Log.i(Constants.TAG, "Unknown Service Type: " + nsdServiceInfo.getServiceType());
    } else if (nsdServiceInfo.getServiceName().equals(serviceName)) {
      Log.i(Constants.TAG, "The service running on the same machine has been discovered: " + serviceName);
    } else if (nsdServiceInfo.getServiceName().contains(Constants.SERVICE_NAME_SEARCH_KEY)) {
      nsdManager.resolveService(nsdServiceInfo, resolveListener);
    }
  }
 
  @Override
  public void onServiceLost(final NsdServiceInfo nsdServiceInfo) {
    Log.i(Constants.TAG, "Service lost: " + nsdServiceInfo);
 
    ArrayList<NetworkService> discoveredServices = chatNetworkServiceFragment.getDiscoveredServices();
    NetworkService networkService = new NetworkService(
      nsdServiceInfo.getServiceName(),
      (nsdServiceInfo.getHost() != null) ? nsdServiceInfo.getHost().toString() : null, 
      nsdServiceInfo.getPort(), 
      -1
    );
 
    if (discoveredServices.contains(networkService)) {
      int index = discoveredServices.indexOf(networkService);
      discoveredServices.remove(index);
    }
    chatNetworkServiceFragment.setDiscoveredServices(discoveredServices);
 
    // ...
  }
 
  @Override
  public void onDiscoveryStopped(String serviceType) {
    Log.i(Constants.TAG, "Service discovery stopped: " + serviceType);
  }
 
  @Override
  public void onStartDiscoveryFailed(String serviceType, int errorCode) {
    Log.e(Constants.TAG, "Service discovery start failed - Error code:" + errorCode);
    nsdManager.stopServiceDiscovery(this);
  }
 
  @Override
  public void onStopDiscoveryFailed(String serviceType, int errorCode) {
    Log.e(Constants.TAG, "Service discovery stop failed - Error code:" + errorCode);
    nsdManager.stopServiceDiscovery(this);
  }
};

JmDNS

Pornirea operației de descoperire a serviciilor disponibile se face prin intermediul metodei addServiceListener(String, ServiceListener) din clasa JmDNS care primește ca parametri:

  • tipul de serviciu;
  • un obiect ascultător de tipul ServiceListener, care reacționează la evenimentele legate de serviciile găsite / pierdute.

Oprirea operației de descoperire a serviciilor disponibile se face prin intermediul metodei removeServiceListener(String, ServiceListener) din clasa JmDNS care primește ca parametru un obiect ascultător de tipul ServiceListener, care reacționează la evenimentele legate de serviciile găsite / pierdute.

Ca atare, informațiile cu privire la găsirea / pierderea serviciilor în rețeaua locală vor fi furnizate numai între apelurile metodelor addServiceListener(), respectiv removeServiceListener(). 

public void startNetworkServiceDiscovery() {
  if (jmDns != null && serviceListener != null) {
    jmDns.addServiceListener(Constants.SERVICE_TYPE, serviceListener);
  }
}
 
public void stopNetworkServiceDiscovery() {
  if (jmDns != null && serviceListener != null) {
    jmDns.removeServiceListener(Constants.SERVICE_TYPE, serviceListener);
  }
 
  // ...
}

Pentru obiectul de tip ServiceListener trebuie implementate metodele apelate în mod automat în momentul în care un serviciu este găsit, respectiv este pierdut:

  • serviceAdded(ServiceEvent) - se verifică parametrii serviciului descoperit (tip și denumire), putându-se întâlni următoarele situații:
    1. tip de serviciu necunoscut (cu toate că descoperirea implică filtrarea după un tip de servicii specific);
    2. descoperirea serviciului oferit de mașina curentă / dispozitivul curent - se realizează comparația dintre denumirea serviciului găsit și denumirea serviciului curent;
    3. descoperirea unui serviciu oferit de o altă mașină / un alt dispozitiv (se poate folosi un șablon pe denumirea serviciului) - se trece la rezolvarea serviciului respectiv (prin invocarea metodei requestServiceInfo(String, String) din cadrul obiectului de tip JmDNS.
Alternativ, rezolvarea serviciului descoperit poate fi realizată ad-hoc (fără a se apela metoda serviceResolved()), prin apelul metodei getServiceInfo(String, String), cu precizarea că timpul său de execuție poate fi considerabil: 
ServiceInfo serviceInfo = serviceEvent.getDNS().getServiceInfo(
  serviceEvent.getType(), 
  serviceEvent.getName()
);

Un obiect de tipul ServiceInfo conține, printre altele, și informații cu privire la: 

ServiceListener serviceListener = new ServiceListener() {
 
  // ...
 
  @Override
  public void serviceAdded(ServiceEvent serviceEvent) {
    if (!serviceEvent.getType().equals(Constants.SERVICE_TYPE)) {
      Log.i(Constants.TAG, "Unknown Service Type: " + serviceEvent.getType());
    } else if (serviceEvent.getName().equals(serviceName)) {
      Log.i(Constants.TAG, "The service running on the same machine has been discovered: " + serviceName);
    } else if (serviceEvent.getName().contains(Constants.SERVICE_NAME_SEARCH_KEY)) {
      Log.i(Constants.TAG, "The service should be resolved now: " + serviceEvent);
      jmDns.requestServiceInfo(serviceEvent.getType(), serviceEvent.getName());
    }
  }
 
  @Override
  public void serviceRemoved(final ServiceEvent serviceEvent) {
    ServiceInfo serviceInfo = serviceEvent.getInfo();
    if (serviceInfo == null) {
      Log.e(Constants.TAG, "Service Info for Service is null!");
      return;
    }
 
    String[] hosts = serviceInfo.getHostAddresses();
    String host = null;
    if (hosts.length != 0) {
      host = hosts[0];
      if(host.startsWith("/")) {
        host = host.substring(1);
      }
    }
 
    int port = serviceInfo.getPort();
 
    // ...
 
    ArrayList<NetworkService> discoveredServices = chatNetworkServiceFragment.getDiscoveredServices();
    NetworkService networkService = new NetworkService(serviceEvent.getName(), host, port, -1);
    if (discoveredServices.contains(networkService)) {
      int index = discoveredServices.indexOf(networkService);
      discoveredServices.remove(index);
    }
    chatNetworkServiceFragment.setDiscoveredServices(discoveredServices);
  }
};

Rezolvarea Serviciilor Descoperite Anterior

Rezolvarea unui serviciu descoperit anterior implică obținerea de informații suplimentare cu privire la acesta.

Astfel, pentru un serviciu pentru care se cunoaște doar tipul și denumirea, se poate determina, prin intermediul multi-cast DNS, adresa și portul la care acesta este disponibil, putând fi accesat.

Android NSD

În cadrul metodei onServiceFound() din ascultătorul de tip DiscoveryListener, în situația în care denumirea serviciului corespunde unui anumit șablon (deși o astfel de condiție nu este întotdeauna necesară), se invocă metoda resolveService(NsdServiceInfo, NsdManager.ResolveListener care primește ca parametri:

  • un obiect de tip NsdServiceInfo, serviciul care se dorește a fi rezolvat;
  • un obiect ascultător de tipul NsdManager.ResolveListener, care trebuie să implementeze metodele ce vor fi invocate în funcție de rezultatul operației de rezolvare:
DiscoveryListener discoveryListener = new DiscoveryListener() {
 
  // ...
 
  @Override
  public void onServiceFound(NsdServiceInfo nsdServiceInfo) {
 
    // ...
    if (nsdServiceInfo.getServiceName().contains(Constants.SERVICE_NAME_SEARCH_KEY)) {
      nsdManager.resolveService(nsdServiceInfo, resolveListener);
    }
  }
}

Metoda onResolveFailed() indică faptul că nu au putut fi obținute informații suplimentare (adresă și port) cu privire la serviciu. Frecvent, este furnizat codul de eroare NsdManager.FAILURE_INTERNAL_ERROR, având valoarea 0, ceea ce indică faptul că este destul de probabil ca problema să nu fi fost cauzată de o greșeală de proiectare / dezvoltare.

Metoda onServiceResolved() indică faptul că au putut fi obținute informații suplimentare (adresă și port) cu privire la serviciu. În acest caz, se va gestiona corespunzător lista de servicii descoperite în rețeaua locală, obținându-se și un canal de comunicație către parametrii determinați. 

ResolveListener resolveListener = new ResolveListener() {
 
  @Override
  public void onResolveFailed(NsdServiceInfo nsdServiceInfo, int errorCode) {
    Log.e(Constants.TAG, "Resolve failed: " + errorCode);
  }
 
  @Override
  public void onServiceResolved(NsdServiceInfo nsdServiceInfo) {
    Log.i(Constants.TAG, "Resolve succeeded: " + nsdServiceInfo);
 
    if (nsdServiceInfo.getServiceName().equals(serviceName)) {
      Log.i(Constants.TAG, "The service running on the same machine has been discovered.");
      return;
    }
 
    String host = nsdServiceInfo.getHost().toString();
    if(host.startsWith("/")) {
      host = host.substring(1);
    }
    int port = nsdServiceInfo.getPort();
 
    ArrayList<NetworkService> discoveredServices = ((ChatActivity)context).getChatNetworkServiceFragment().getDiscoveredServices();
    NetworkService networkService = new NetworkService(nsdServiceInfo.getServiceName(), host, port, Constants.CONVERSATION_TO_SERVER);
    if (!discoveredServices.contains(networkService)) {
      discoveredServices.add(networkService);
    }
    ((ChatActivity)context).getChatNetworkServiceFragment().setDiscoveredServices(discoveredServices);
    Log.i(Constants.TAG, "A service has been discovered on " + host + ":" + port);
  }
};

JmDNS

În cadrul metodei serviceAdded() din ascultătorul de tip ServiceListener, în situația în care denumirea serviciului corespunde unui anumit șablon (deși o astfel de condiție nu este întotdeauna necesară), se invocă metoda requestServiceInfo(String, String) care primește ca parametri:

  • tipul serviciului;
  • denumirea serviciului.
Service serviceListener = new ServiceListener() {
  // ...
 
  @Override
  public void serviceAdded(ServiceEvent serviceEvent) {
 
    // ...
    if (serviceEvent.getName().contains(Constants.SERVICE_NAME_SEARCH_KEY)) {
      Log.i(Constants.TAG, "The service should be resolved now: " + serviceEvent);
      jmDns.requestServiceInfo(serviceEvent.getType(), serviceEvent.getName());
    }				
  }
};

În situația în care operația de rezolvare a serviciului a fost realizată cu succes, se apelează metoda serviceResolved(ServiceEvent) în cadrul aceluiași obiect ascultător (de tip ServiceListener). Aceasta primește ca parametru un obiect ServiceEvent care încapsulează informații cu privire la serviciul rezolvat, sub forma unui obiect de tip ServiceInfo. Și în această situație se va gestiona corespunzător lista de servicii descoperite în rețeaua locală, obținându-se și un canal de comunicație către parametrii determinați. 

ServiceListener serviceListener = new ServiceListener() {
  @Override
  public void serviceResolved(ServiceEvent serviceEvent) {
    if (serviceEvent.getName().equals(serviceName)) {
      Log.i(Constants.TAG, "The service running on the same machine has been discovered.");
      return;
    }
 
    ServiceInfo serviceInfo = serviceEvent.getInfo();
    if (serviceInfo == null) {
      Log.e(Constants.TAG, "Service Info for Service is null!");
      return;
    }
 
    String[] hosts = serviceInfo.getHostAddresses();
    String host = null;
    if (hosts.length == 0) {
      Log.e(Constants.TAG, "No host addresses returned for the service!");
      return;
    }
    host = hosts[0];
    if(host.startsWith("/")) {
      host = host.substring(1);
    }
 
    int port = serviceInfo.getPort();
 
    ArrayList<NetworkService> discoveredServices = ((ChatActivity)context).getChatNetworkServiceFragment().getDiscoveredServices();
    NetworkService networkService = new NetworkService(serviceEvent.getName(), host, port, Constants.CONVERSATION_TO_SERVER);
    if (!discoveredServices.contains(networkService)) {
      discoveredServices.add(networkService);
      communicationToServers.add(new ChatClient(null, host, port));
    }
    ((ChatActivity)context).getChatNetworkServiceFragment().setDiscoveredServices(discoveredServices);
 
    Log.i(Constants.TAG, "A service has been discovered on " + host + ":" + port);				
  }
 
  // ...
};

Gestiunea unei Conexiuni către Servicii Disponibile

Fiecare dispozitiv poate fi avea în același timp rolul de:

  • server pentru serviciile pe care le-a înregistrat, putând primi solicitări din partea clienților;
  • client pentru serviciile pe care le-a descoperit, putând trimite solicitări către servere.

În acest sens, va trebui menținut un obiect server, care va gestiona comunicația cu clienții.

Totodată, vor trebui menținuți mai mulți clienți, reprezentând canalele de comunicație de tip punct-la-punct care pot fi de două tipuri:

  • canale de comunicație pentru solicitări primite (clienți);
  • canale de comunicație pentru servicii descoperite (servere).
public class NetworkServiceDiscoveryOperations {
 
  private ChatServer chatServer = null;
 
  private List<ChatClient> communicationToServers   = null;
  private List<ChatClient> communicationFromClients = null;
 
  // ...
 
}

Actualizarea acestor obiecte va fi realizată mai ales în situația în care un serviciu este rezolvat, respectiv un serviciu este pierdut.

Obiectul de tip ChatServer este de fapt un fir de execuție pe care se instanțiază un obiect de tip ServerSocket, așteptându-se, în bucla principală, solicitări de la clienți, actualizându-se corespunzător lista conținând canalele de comunicație pentru solicitările primite.

De remarcat faptul că a fost definită și o metodă pentru oprirea firului de execuție și închiderea obiectului ServerSocket, aceasta urmând a fi apelată la deînregistrarea serviciului respectiv.

ChatServer.java
public class ChatServer extends Thread {
 
  private NetworkServiceDiscoveryOperations networkServiceDiscoveryOperations = null;
 
  private ServerSocket serverSocket = null;
 
  public ChatServer(NetworkServiceDiscoveryOperations networkServiceDiscoveryOperations, int port) {
    this.networkServiceDiscoveryOperations = networkServiceDiscoveryOperations;
    try {
      serverSocket = new ServerSocket(port);
    } catch (IOException ioException) {
      Log.e(Constants.TAG, "An error has occurred during server run: " + ioException.getMessage());
      if (Constants.DEBUG) {
        ioException.printStackTrace();
      }
    }
  }
 
  public void run() {
    try {
      while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
        Socket socket = serverSocket.accept();
        List<ChatClient> communicationFromClients = networkServiceDiscoveryOperations.getCommunicationFromClients();
        communicationFromClients.add(new ChatClient(null, socket));
        networkServiceDiscoveryOperations.setCommunicationFromClients(communicationFromClients);
      }
    } catch (IOException ioException) {
      Log.e(Constants.TAG, "An error has occurred during server run: " + ioException.getMessage());
      if (Constants.DEBUG) {
        ioException.printStackTrace();
      }
    }
  }
 
  public void stopThread() {
    interrupt();
    try {
      if (serverSocket != null) {
        serverSocket.close();
      }
    } catch (IOException ioException) {
      Log.e(Constants.TAG, "An error has occurred while closing server socket: " + ioException.getMessage());
      if (Constants.DEBUG) {
        ioException.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

Obiectul de tip ChatClient definește un canal de comunicație bidirecțional între două mașini / dispozitive, care poate fi creat pe baza unuei adrese și a unui port (conexiune către server) sau pe baza altui canal de comunicație (conexiune de la client).

Acesta încapsulează două fire de execuție:

  1. SendThread - pentru trimiterea de mesaje;
  2. ReceiveThread - pentru primirea de mesaje.

Atât mesajele trimise cât și mesajele trimise sunt plasate și în interfața grafică (dacă aceasta este vizibilă) dar și într-un obiect membru al clasei.

Au fost definite metode atât pentru pornirea cât și pentru oprirea firelor de execuție. Astfel, firele de execuție pentru trimiterea / primirea de mesaje rulează cât timp nu sunt întrerupte.

ChatClient.java
public class ChatClient {
  private Socket  socket  = null;
 
  private SendThread    sendThread    = null;
  private ReceiveThread receiveThread = null;
 
  private BlockingQueue<String> messageQueue        = new ArrayBlockingQueue<String>(Constants.MESSAGE_QUEUE_CAPACITY);
  private List<Message>         conversationHistory = new ArrayList<Message>();
 
  public ChatClient(final String host, final int port) {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        try {
          socket = new Socket(host, port);
        } catch (IOException ioException) {
          Log.e(Constants.TAG, "An exception has occurred while creating the socket: " + ioException.getMessage());
          if (Constants.DEBUG) {
            ioException.printStackTrace();
          }
        }
        startThreads();
      }
    }).start();
  }
 
  public ChatClient(Context context, Socket socket) {
    this.socket  = socket;
 
    startThreads();
  }
 
  public void sendMessage(String message) {
    try {
      messageQueue.put(message);
    } catch (InterruptedException interruptedException) {
      Log.e(Constants.TAG, "An exception has occurred: " + interruptedException.getMessage());
      if (Constants.DEBUG) {
        interruptedException.printStackTrace();
      }
    }
  }
 
  private class SendThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
      PrintWriter printWriter = Utilities.getWriter(socket);
      if (printWriter != null) {
        try {
          while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            String content = messageQueue.take();
            if (content != null) {
              printWriter.println(content);
              printWriter.flush();
              Message message = new Message(content, Constants.MESSAGE_TYPE_SENT);
              conversationHistory.add(message);
              // display the message in the graphic user interface
            }
          }
        } catch (InterruptedException interruptedException) {
          Log.e(Constants.TAG, "An exception has occurred: " + interruptedException.getMessage());
          if (Constants.DEBUG) {
            interruptedException.printStackTrace();
          }
        }
      }
    }
 
    public void stopThread() {
      interrupt();
    }
  }
 
  private class ReceiveThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
      BufferedReader bufferedReader = Utilities.getReader(socket);
      if (bufferedReader != null) {
        try {
          while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            String content = bufferedReader.readLine();
            if (content != null) {
              Message message = new Message(content, Constants.MESSAGE_TYPE_RECEIVED);
              conversationHistory.add(message);
              // display the message in the graphic user interface
            }
          }
        } catch (IOException ioException) {
          Log.e(Constants.TAG, "An exception has occurred: " + ioException.getMessage());
          if (Constants.DEBUG) {
            ioException.printStackTrace();
          }
        }
      }
    }
 
    public void stopThread() {
      interrupt();
    }
  }
 
  public void setConversationHistory(List<Message> conversationHistory) {
    this.conversationHistory = conversationHistory;
  }
 
  public List<Message> getConversationHistory() {
    return conversationHistory;
  }
 
  public void startThreads() {
    sendThread = new SendThread();
    sendThread.start();
 
    receiveThread = new ReceiveThread();
    receiveThread.start();
  }
 
  public void stopThreads() {
    sendThread.stopThread();
    receiveThread.stopThread();
    try {
      if (socket != null) {
        socket.close();
      }
    } catch (IOException ioException) {
      Log.e(Constants.TAG, "An exception has occurred while closing the socket: " + ioException.getMessage());
      if (Constants.DEBUG) {
        ioException.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

Activitate de Laborator

Se dorește implementarea unei aplicații Android de tip mesagerie instantanee bazată pe legături de tip punct-la-punct stabilite între dispozitive mobile care oferă un serviciu de acest tip și dispozitive mobile care l-au descoperit, putându-l accesa în cadrul rețelei locale.

Funcționalitățile pe care le implementează această aplicație Android sunt:

  1. înregistrarea / deînregistrarea unui serviciu de mesagerie instantanee, pe un anumit port pe care îl specifică;
  2. pornirea / oprirea operației de descoperire a serviciilor în rețeaua locală;
  3. conectarea / deconectarea la un serviciu descoperit sau la un dispozitiv mobil care a accesat serviciul înregistrat;
  4. transmiterea de mesaje în cadrul legăturii de tip punct-la-punct.

Va fi utilizat următorul cod de culori pentru butoanele care au atașată funcționalitatea de înregistrare / deînregistrare, respectiv pornire / oprire:

  • roșu - serviciul este oprit;
  • verde - serviciul este pornit.

În cazul în care descoperirea serviciilor este pornită, vor fi întreținute două liste:

  • lista cu serviciile descoperite, disponibile în cadrul altor dispozitive mobile din rețeaua locală;
  • lista conținând conversațiile cu alte dispozitive mobile care au accesat serviciul înregistrat.

În situația în care descoperirea serviciilor este oprită, lista cu serviciile descoperite va fi vidă.

Comunicația se va realiza în cadrul unei ferestre dedicate, în care pot fi vizualizate diferit mesajele trimise și mesajele primite. Din cadrul acestei interfețe grafice se poate reveni în orice moment la panoul de control.

1. În contul Github personal, să se creeze un depozit denumit 'Laborator08'. Inițial, acesta trebuie să fie gol (nu trebuie să bifați nici adăugarea unui fișier README.md, nici a fișierului .gitignore sau a a fișierului LICENSE).

2. Să se cloneze în directorul de pe discul local conținutul depozitului la distanță de la https://www.github.com/eim2016/Laborator08.

În urma acestei operații, directorul Laborator08 va trebui să se conțină directoarele labtasks și solutions. 

student@eim2016:~$ git clone https://www.github.com/eim2016/Laborator08

3. Să se încarce conținutul descărcat în cadrul depozitului 'Laborator08' de pe contul Github personal. 

student@eim2016:~$ cd Laborator08
student@eim2016:~/Laborator08$ git remote add Laborator08_perfectstudent https://github.com/perfectstudent/Laborator08
student@eim2016:~/Laborator08$ git push Laborator08_perfectstudent master

4. Să se importe în mediul integrat de dezvoltare preferat (Android Studio sau Eclipse) proiectul ChatServiceAndroidNSD sau ChatServiceJmDNS din directorul labtasks.

5. Să se ruleze aplicația Android pe două dispozitive mobile care să se găsească în aceeași rețea.

În cazul Genymotion, se pot crea două imagini pentru două dispozitive mobile (virtuale) de același tip, care vor putea fi rulate separat, fiecare dintre acestea primind adrese Internet diferite din intervalul 192.168.56.101 → 192.168.56.254.

În VirtualBox (> versiunea 4.3.26), se verifică faptul că dispozitivele virtuale comunică între ele prin intermediul unei interfețe de rețea, configurată să folosească NAT (Network Address Translation).

În acest sens, trebuie realizate următoarele operații:

  • se va crea o rețea NAT în cadrul VirtualBox (File → Preferences sau Ctrl + G)

  • în configurația aferentă fiecărui dispozitiv virtual (Machine → Settings sau Ctrl + S), se va selecta NAT Network folosind rețeaua astfel definită pentru interfața Adapter 2

Acestea vor putea rula instanțe diferite ale aplicației Android, fiecare folosind o denumire proprie pentru serviciu (la valoarea generică Constants.SERVICE_NAME definită în pachetul ro.pub.cs.systems.eim.lab08.chatservice.general se sufixează în mod automat un șir de caractere generat aleator, astfel încât aceasta să fie unică în rețeaua locală).

Se verifică faptul că fiecare aplicație Android rulează pe un dispozitiv diferit:

În Logcat, se pot utiliza filtre diferite pentru fiecare dintre dintre instanțele aplicației Android, astfel încât să se faciliteze procesul de depanare.

6. Să se implementeze rutina pentru trimiterea mesajelor, pe metoda run() a firului de execuție SendThread din clasa ChatClient a pachetului ro.pub.cs.systems.eim.lab08.chatservice.networkservicediscoveryoperations.

Metoda va rula cât timp firul de execuție nu este întrerupt, informație oferită de metoda isInterrupted(). 

while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
  // ...
}

Pe fiecare iterație, se vor realiza următoarele operații:

  1. se va prelua un mesaj din coada messageQueue (de tip BlockingQueue<String>); metoda take() este blocantă, în așteptarea unei valori care să poată fi furnizată - astfel, în momentul în care firul de execuție este întrerupt, se va genera o excepție de tipul InterruptedException care trebuie tratată;
  2. în cazul unui mesaj nenul, sunt realizate următoarele operații:
    1. se trimite mesajul pe canalul de comunicație corespunzător (se apelează metoda println() a obiectului de tip PrintWriter);
    2. se construiește un obiect de tip Message, format din:
      1. conținut: valoarea propriu-zisă a mesajului (șirul de caractere);
      2. tip: mesaj transmis (Constants.MESSAGE_TYPE_SENT);
    3. se atașează mesajul istoricului conversației (obiectul conversationHistory este de tipul List<Message>) - în acest fel, chiar dacă interfața grafică nu este vizibilă la momentul în care este trimis mesajul, conversația poate fi încărcată atunci când se întâmplă acest lucru;
    4. se afișează mesajul în fragmentul de tip ChatConversationFragment (prin intermediul metodei appendMessage()), dacă acesta este asociat activității la momentul respectiv 
      if (context != null) {
  ChatActivity chatActivity = (ChatActivity)context;
  FragmentManager fragmentManager = chatActivity.getFragmentManager();
  Fragment fragment = fragmentManager.findFragmentByTag(Constants.FRAGMENT_TAG);
  if (fragment instanceof ChatConversationFragment && fragment.isVisible()) {
    ChatConversationFragment chatConversationFragment = (ChatConversationFragment)fragment;
    chatConversationFragment.appendMessage(message);
  }
}

7. Să se implementeze rutina pentru primirea mesajelor, pe metoda run() a firului de execuție ReceiveThread din clasa ChatClient a pachetului ro.pub.cs.systems.eim.lab08.chatservice.networkservicediscoveryoperations.

Metoda va rula cât timp firul de execuție nu este întrerupt, informație oferită de metoda isInterrupted(). 

while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
  // ...
}

Pe fiecare iterație, se vor realiza următoarele operații:

  1. se primește mesajul pe canalul de comunicație corespunzător (se apelează metoda readLine() a obiectului de tip BufferedReader);
  2. în cazul unui mesaj nenul, sunt realizate următoarele operații:
    1. se construiește un obiect de tip Message, format din:
      1. conținut: valoarea propriu-zisă a mesajului (șirul de caractere);
      2. tip: mesaj transmis (Constants.MESSAGE_TYPE_RECEIVED);
    2. se atașează mesajul istoricului conversației (obiectul conversationHistory este de tipul List<Message>);
    3. se afișează mesajul în fragmentul de tip ChatConversationFragment (prin intermediul metodei appendMessage()), dacă acesta este asociat activității la momentul respectiv.

8. Să se încarce modificările realizate în cadrul depozitului 'Laborator08' de pe contul Github personal, folosind un mesaj sugestiv. 

student@eim2016:~/Laborator08$ git add *
student@eim2016:~/Laborator08$ git commit -m "implemented taks for laboratory 08"
student@eim2016:~/Laborator08$ git push Laborator08_perfectstudent master

Resurse Utile

Multicast DNS
Service Name and Transport Protocol Port Number Registry

Android Tutorial on Connecting Devices Wirelessly

JmDNS - Project Official Page
JmDNS - API Documentation
JmDNS - Library Download
Tutorial on Using JmDNS on Android
How to discover device (or service) on Android?
Service discovery using JmDNS in Eclipse: Wifi State Machine errors

laboratoare/laborator08.txt · Last modified: 2016/04/26 00:26 by Andrei Roșu-Cojocaru
Show pagesourceOld revisions
Media ManagerBack to top
CC Attribution-Share Alike 4.0 International
Driven by DokuWiki Recent changes RSS feed Valid CSS Valid XHTML 1.0