Microsoft PowerPoint - pro pptx

(1)

計算機

プログラミング基礎

（Ｃクラス）

河口信夫

前回の復習

名簿管理システムの開発

– 自分で理解してできたでしょうか？

– オブジェクト指向の基本は理解できましたか？

Person, Student, Teacher の役割は

理解できたでしょうか？

大事なこと

– プログラムを読んで理解できる

– 必要な修正をする場所を見つけることができる

– やりたいことを実現するライブラリ等を

見つけることができる

Java 言語応用

マルチスレッド

単純なプログラムは１つの計算フローしか

持たない

チャットをしたい場合

– ユーザからの入力待ち

– ネットワークからの入力待ち

複数のフローが必要になる

マルチスレッドプログラミング

JavaによるThread

言語レベルで Thread をサポート

Thread クラス, Runnable インタフェース

Runnable runner = new MyRunnable();

Thread th = new Thread(runner);

th.start();

… メインスレッドと runner スレッドの２つが

同時に実行される

マルチスレッドプログラミング

複数のスレッドが同時に実行

同じ変数にアクセスする場合、問題になる

– x = x * 2 + x (x を３倍するはず)

– もし２つのスレッドが同時にアクセスすると、

最初のｘへの参照と後のｘの参照で値が

異なる場合が発生しうる。

リソースの競合を避けるために

synchronized 節がある

(2)

ネットワークの基礎

インターネットプロトコル

インターネットは多数のプロトコル（約束事）

で動いている

– TCP, IP, UDP, HTTP, FTP…

個々のプロトコルさえ理解すれば

相互に通信可能

IPアドレス

IP (Internet Protocol) アドレスは

8bit * 4 = 32 bit の数字

一般に nnn.xxx.yyy.zzz と表記される

これで世界中の計算機にアクセス可能

ソケット(Socket)

インターネットのプログラミングを簡単に

するための方法論

ソケットを接続するように簡易に利用可能

IPアドレスとポート番号で相手を指定できる

サーバ・クライアントモデル

サーバ

クライアント

ポート

サーバ・クライアントモデル

サーバ

クライアント

ポート

(3)

サーバ・クライアントモデル

サーバ

クライアント

ポート

ソケットによる S/C モデル

サーバソケット

クライアント

ソケット

クライアント

ソケット

ポート

HTTPの基礎

HTTP （Webプロトコル）

Webサーバをアクセス・利用するための

プロトコル

W3Cによって定義されている

ポート番号は 80 番（課題では8080を利用）

Get コマンドでページを取得

詳細は http://www.w3.org/

RFC1945 (HTTP/1.0)

HTTPの概要

アプリケーション層（HTTP）トランスポート層（TCP）ネットワーク層（IP）データリンク層 (Ethernet Driver)

Webブラウザ

アプリケーション層（HTTP）トランスポート層（TCP）ネットワーク層（IP）データリンク層 (Ethernet Driver)

Webサーバ

HTTP

TCP

IP

Ether

Protocol

電気信号

HTTP の基本動作

HTTPリクエスト (GET)

HTTPレスポンス

すべてのWebアクセスは基本的に

上記の１回のやり取りの繰り返し

(4)

Javaネットワークプログラミング

Javaにおけるソケット

非常に簡単にネットワーク通信を実現

サーバ側

クライアント側

java.net.ServerSocket, java.net.Socket

ServerSocket ss = new ServerSocket(portNo);

ss.accept();

Socket sock = new Socket(addr, portNo);

ポート番号ポート番号 IPアドレス／ホスト名クライアントからの接続要求の受付

Socket クラス

双方向の信頼性あるストリームを実現

getInputStream, getOutputStream で

通信用の入出力ストリームを得ることが

可能

[演習1] ネットワークプログラム

講義ホームページからサンプルプログラムを

ダウンロードしましょう

–NetTest.java

–NetClient.java

NetTest,NetClient を別々のターミナルで

実行してみましょう

% java NetTest

（ターミナル１）

% java NetClient 127.0.0.1

（ターミナル２）

[演習1] 実行例

% java NetTest

Waiting for Connection! b001/127.0.0.1

Connect:/127.0.0.1:32959

From :/127.0.0.1:1024

% java NetClient 127.0.0.1

Connect:/127.0.0.1:1024

From :/127.0.0.1:32959

Hello!

＜ターミナル１＞

＜ターミナル２＞

簡単なサーバサンプル

import java.net.*; import java.io.*; public class NetTest {

static public void main(String args[]){ try{

ServerSocket ss = new ServerSocket(1024);

System.out.println( "Waiting for Connection!" + InetAddress.getLocalHost() );

Socket sock = ss.accept();

System.out.println( "Connect:" + sock.getInetAddress()+ ":" + sock.getPort()+ "¥nFrom :" + sock.getLocalAddress()

+ ":" + sock.getLocalPort());

PrintStream ps = new PrintStream( sock.getOutputStream(), true );

ps.println( "Hello!" ); sock.close(); } catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } } /* NetTest.java */ 1024番ポートを使用するサーバソケットを作成クライアントからの接続要求の受付ソケットにバイトを出力するストリームを作成。（必要に応じて、PrintStream を自動的にフラッシュする）

(5)

サンプルサーバへのアクセス

同じ計算機から

telnet 127.0.0.1 1024

異なる計算機から

サーバのIPアドレスを画面から読む

そのアドレスへ

telnet ip-address 1024

で接続可能

telnet コマンド "Hello!"+改行

サンプルサーバの動作の様子

ServerSocket ss = new ServerSocket(1024); サーバソケット ss 1024番 1024番 "Hello!"+改行クライアントからの接続を受付 ss.accept() XXX番 sock.getLocalPort() sock.getPort() 127.0.0.1 XX.XX.XX.XX sock.getLocalAddress() sock.getInetAddress() ストリーム ps ソケット sock 自動フラッシュ

簡単なクライアントサンプル

import java.net.*; import java.io.*; public class NetClient {

Socket sock = new Socket(args[0],1024);

System.out.println( "Connect:" + sock.getInetAddress()+ ":" + sock.getPort()+ "¥nFrom :" + sock.getLocalAddress()+ ":" + sock.getLocalPort()); InputStream is = sock.getInputStream(); int i; while( ( i = is.read()) != -1 ) { System.out.print( (char)i ); } sock.close(); } catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } } } /* NetClient.java */ 接続先のIPアドレス/ホスト名を args[0]、接続先のポート番号を 1024 とするソケットを作成ソケットからバイトを読み込むストリームを作成ストリームの終わりに達して読み込むデータがなくなるまで入力ストリームからバイトデータを読み込んで標準出力

サンプルクライアントから

サンプルサーバへのアクセス

サーバ側のIPアドレスを調査

（同じ計算機の場合は 127.0.0.1 でOK)

127.0.0.1 はローカルアドレス

% java NetClient [ip-address]

接続後、すぐに終了

Server 側

import java.net.*; import java.io.*; public class NetTest {

ServerSocket ss = new ServerSocket(1024); Socket sock = ss.accept();

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(sock.getInputStream()));

BufferedReader mr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); PrintStream ps = new PrintStream(sock.getOutputStream(),true);

String s; ps.println("Hello!"); // 最初に１行書く while(!(s =br.readLine()).equals("bye")){ // ソケットから読み込んでから System.out.println("you> "+s); System.out.print("me > "); s = mr.readLine(); // 自分のを書き出す ps.println(s); } sock.close(); }catch(Exception e){}

Client 側

import java.net.*; import java.io.*; public class NetClient {

Socket sock = new Socket(args[0],1024); BufferedReader br = new BufferedReader(new

InputStreamReader(sock.getInputStream()));

BufferedReader mr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); PrintStream ps = new PrintStream(sock.getOutputStream(),true);

String s; while(!(s =br.readLine()).equals("bye")){ // ソケットから読み込んでから System.out.println("you> "+s); System.out.print("me > "); s = mr.readLine(); // 自分のを書き出す ps.println(s); } sock.close(); }catch(Exception e){}

(6)

Ｊａｖａネットワークプログラミング

簡単なChatを作成しよう

– NetTest , NetClient を改造

– ポイント：互いに書き込む順を

間違えないこと

ＩＰアドレスの確認

コマンドプロンプト(cmd)から

ipconfig

と実行すると

inet addr: 172.16.6. xxx

となるはず。これがＩＰアドレス

ChatFrame を実行してみよう！

プログラムを書く／読む

書く場合

– 基本的な筋道をよく考えること

– Chat の場合は、送信／受信の段取り

読む場合

– プログラムの機能全体の概要を理解

– コードを見ながら、機能の分割を行う

– 各部分の役割を理解

Threadを使ったChat

Thread を使うと、

– 受信専用のThread

– 送信専用のThread

2つのことが同時に行える

サーバ、クライアントを同じクラスで実現

– main メソッド中で判断

– Runnable インタフェースを実装

[演習2] ちょっと高度なチャット

（Thread利用）

講義ホームページからサンプルプログラムを

ダウンロードしましょう

–Chat.java （ターミナル版）

–ChatFrame.java （フレーム版）

実行してみよう

2つのターミナルを起動し、それぞれで

% java Chat

を実行すれば、２つのターミナル間で

chat ができます

最初のChatの実行で表示されるＩＰアドレスに対し

% java Chat 192.168.x.x

を実行すれば、別の端末ともチャットできます

(7)

Chat クラス（１）

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

public class Chat implements Runnable {

static Socket sock = null; // shared variable using static static public void main(String args[]){

try{

if(args.length == 0){ // no argument try{

ServerSocket ss = new ServerSocket(1024); System.out.println("Waiting for Connection!"

+InetAddress.getLocalHost()); sock = ss.accept();

}catch(IOException e2){} // another server is running? }

if(sock == null){// not server

String dest = "127.0.0.1";// default for local connection if(args.length > 0) dest = args[0];

sock = new Socket(dest,1024); }

new Chat();

}catch(Exception e){} // ignore error (Not recommendable) }

Chat クラス（１）

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

public class Chat implements Runnable {

static Socket sock = null; // shared variable using static static public void main(String args[]){

try{

if(args.length == 0){ // no argument try{

ServerSocket ss = new ServerSocket(1024); System.out.println("Waiting for Connection!"

+InetAddress.getLocalHost()); sock = ss.accept();

}catch(IOException e2){} // another server is running? }

if(sock == null){// not server

String dest = "127.0.0.1";// default for local connection if(args.length > 0) dest = args[0];

sock = new Socket(dest,1024); }

new Chat();

}catch(Exception e){} // ignore error (Not recommendable) }

引数が無いときは、

サーバとして動かす

すでにサーバがあると、例外が発生する

まだソケットがないなら、クライアント動作

引数が無くても、ローカルに接続

チャットオブジェクト作成

Chat クラス（２）

public Chat(){ System.out.println("Connect you:" +sock.getInetAddress()+":"+sock.getPort() +"¥n me :" +sock.getLocalAddress()+":"+sock.getLocalPort()); new Thread(this).start();// listen thread

sender(); // send thread }

public void run(){ // socket listner thread try{

BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader(sock.getInputStream())); String s;

while((s = br.readLine()) != null) System.out.println(s); System.exit(0); // when socket closed .. finish! }catch(Exception e){} }

受信は別スレッドで動作させる

ソケットからの１行読み込み

受信用スレッド

この1行だけで受信ループ

Chat クラス（３）

public void sender(){ // socket sender thread try{

BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader(System.in));

PrintStream ps = new PrintStream(sock.getOutputStream()); String s=""; while(!s.equals("bye")){ s = br.readLine(); ps.println("you> "+s); } sock.close(); }catch(Exception e){} } }

public void sender(){ // socket sender thread try{

BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader(System.in));

PrintStream ps = new PrintStream(sock.getOutputStream()); String s=""; while(!s.equals("bye")){ s = br.readLine(); ps.println("you> "+s); } sock.close(); }catch(Exception e){} }

Chat クラス（３）

送信用スレッド

１行読み込み

送信用ストリーム作成

bye と入力されるまで、ループ

相手には、名前付で送る

本来は例外処理は、しっかりとやるべき。

[演習3] ちゃんとした多人数のチャット

１対１ではなく、多数のクライアントを

同時に接続することもできます

講義ホームページからサンプルプログラムを

ダウンロードしましょう

–ChatServer.java

サーバは（ChatServer）こちらで動かします

接続先IPが 172.16.6.203 の場合

(8)

Microsoft PowerPoint - pro pptx

計算機

プログラミング基礎

（Ｃクラス）

河口 信夫

前回の復習

名簿管理システムの開発

– 自分で理解してできたでしょうか？

– オブジェクト指向の基本は理解できましたか？

Person, Student, Teacher の役割は

理解できたでしょうか？

大事なこと

– プログラムを読んで理解できる

– 必要な修正をする場所を見つけることができる

– やりたいことを実現するライブラリ等を

見つけることができる

Java 言語応用

マルチスレッド

単純なプログラムは１つの計算フローしか

持たない

チャットをしたい場合

– ユーザからの入力待ち

– ネットワークからの入力待ち

複数のフローが必要になる

マルチスレッドプログラミング

JavaによるThread

言語レベルで Thread をサポート

Thread クラス, Runnable インタフェース

Runnable runner = new MyRunnable();

Thread th = new Thread(runner);

th.start();

… メインスレッドと runner スレッドの２つが

同時に実行される

マルチスレッドプログラミング

複数のスレッドが同時に実行

同じ変数にアクセスする場合、問題になる

– x = x * 2 + x (x を３倍するはず)

– もし ２つのスレッドが同時にアクセスすると、

最初のｘへの参照と後のｘの参照で値が

異なる場合が発生しうる。

リソースの競合を避けるために

synchronized 節がある

ネットワークの基礎

インターネットプロトコル

インターネットは多数のプロトコル（約束事）

で動いている

– TCP, IP, UDP, HTTP, FTP…

個々のプロトコルさえ理解すれば

相互に通信可能

IPアドレス

IP (Internet Protocol) アドレスは

8bit * 4 = 32 bit の数字

一般に nnn.xxx.yyy.zzz と表記される

これで世界中の計算機にアクセス可能

ソケット(Socket)

インターネットのプログラミングを簡単に

するための方法論

ソケットを接続するように簡易に利用可能

IPアドレスとポート番号で相手を指定できる

サーバ・クライアントモデル

サーバ

クライアント

クライアント

ポート

ポート

ポート

ポート

サーバ・クライアントモデル

サーバ

クライアント

クライアント

ポート

ポート

ポート

ポート

サーバ・クライアントモデル

サーバ

クライアント

クライアント

ポート

河口信夫

– もし２つのスレッドが同時にアクセスすると、