Microsoft PowerPoint - netprog_2014_3.ppt [互換モード]

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さやなむこやま
4 years ago
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1 ネットワークプログラミング第 3 回 2014/9/30 岩井将行 2014/9/30 1

2 授業資料 /9/30 2

3 講師紹介 ac php?members%2fiwai 岩井研究室岩井研究室の研究分野 pics 連絡先 1 号館 11F 11107b iwaiあっと im.dendai 2014/9/30 3

4 TA SA 副手たじまっちみむらくんすぎおくん

5 成績毎回取り組み姿勢 ( 出席 ) 毎回課題 ( 演習のみ ) 中間試験 ( 座学 ) 最終試験 ( 座学 ) 最終課題 ( 演習のみ ) 演習は演習最終発表会を加味 2014/9/30 5

6 講義内容第 1 回 Java 理解度チェック第 2 回 Java プログラミング基礎 2 第 3 回 TCP/IPの復習 TCPサーバ第 4 回 TCPクライアント / サーバ通信チャットプログラム第 5 回 UDP 通信第 6 回中間学力考査 ( 持ち込み不可紙提出 ) 第 7 回スレッド基礎サーバのスレッド化マルチスレッド第 8 回デザインパターンファクトリメソッドシングルトン第 9 回ノンブロッキングI/O Javaプログラミング応用第 10 回マルチスレッドスレッドプール第 11 回 Webクライアント第 12 回 WEBサーバ, プロジェクト設計第 13 回プロジェクト実装 1 第 14 回 2014/9/30 プロジェクト実装 2 第 15 回学力考査 ( 持ち込み可プログラミング提出 ) 6

7 授業予定日日程 e_t.pdf スケジュール (1)9/17 第 1 回 Java 理解度チェック (2)9/24 第 2 回 Java プログラミング基礎 1 (3)10/1 第 3 回 Javaプログラミング基礎 2 TCP/IPの復習 TCP サーバ (4)10/8 第 4 回 TCPクライアント / サーバ通信チャットプログラム (5)10/15 第 5 回 UDP 通信 (6)10/22 第 6 回中間学力考査 ( 持ち込み不可紙提出 ) 2014/9/30 7

8 概要クライアント / サーバモデル TCP/IPネットワークのアプリケーションプログラミングインタフングインタェースの基本およびネットワークアプリケーションを効率的に動作させるためのマルチスレッドプログラミングを講義するこの基本の後チャット等の対話型アプリケーション Twitter4J 等のアプリケーション開発の実例を講義する 2014/9/30 8

9 ゴール通信ネットワークを利用したアプリケーションソフトウェアを TCP/IP を意識したレベルで作成できる力を養成することを目標とする 2014/9/30 9

10 コモンズの悲劇コモンズの悲劇 ( コモンズのひげき The Tragedy of the Commons) とは多数者が利用できる共有資源が乱獲されることによって資源の枯渇を招いてしまうという経済学における法則共有地の悲劇ともいう生態学者ギャレットハーディン ( 年 ) が 1968 年にサイエンス誌に論文 The Tragedy of the Commons を発表したことで一般に広く認知されるようになった 10

11 プログラムの実行 java Hello Hello.java を編集して表示される文字を変えてみよう 11

12 Hello.java public class Hello { public static void main(string[] args) { System.out.println( Hello! 岩井くん " n "); System.out.print("A"); System.out.print("B"); System.out.print("C"); t t("c") } } 12

13 Java プログラムの基本クラス public class Hello { public static void main(string[] args){ // この中に処理内容を書きますメソッド } } 注意 1: Hello の部分がプログラム名注意 2: String は文字列 String[] 文字列の配列注意 3: args はコマンド引数の配列 args[0], args[1] 13

14 基本型 boolean 論理型 (true または false) char 整数型 ( 文字型 ) (0 以上以下 ) byte 整数型 (-128から127まで) int 整数型 ( 符号付き 32 ビット ) long 整数型 ( 符号付き 64 ビット ) float 実数 ( 単精度浮動小数点型 ) double 実数 ( 倍精度浮動小数点型 ) 14

15 エラーを修正しましょう Hello2.java Hello2d.java Hello3.java Hello4.java 15

16 文字列連結の練習一行づつコメントアウトしながら実行してみよう SystemOutTest tt t 16

17 文字列連結の練習 System.out.println(" "); System.out.print('a');// 空の文字列を描画 //System.out.println(" "); //System.out.print("");// 空の文字列を描画 //System.out.println(" "); "); //System.out.print(" ");// 文字列スペースを描画 //System.out.println(" "); //System.out.print("b");// 文字列 b を表示 //System.out.println(" "); //System.out.print(" n");// 改行文字列を表示 //System.out.println(" "); //System.out.print("c n");//cと改行文字を表示 //System.out.println(" "); //System.out.println();// 改行コードを描画 //System.out.println( println(" "); //System.out.println("");// カラ文字列と改行コードを描画 //System.out.println(" "); //System.out.println(" ");// スペース文字列と改行コードを描画 //System.out.println(" "); //System.out.println("d");// 文字列 dと改行コードを描画 17

18 System.out.println(" "); t tl ") System.out.println("e"+"f");// 文字列 eと文字列 fを連結して描画 ef + は連結 System.out.println(" "); System.out.println("cat"+"dog"+"bird");// 文字列 cat と文字列 dog などを連結して描画 System.out.println(" "); System.out.println("gh"+" n"+"ij");// 文字列 abを描画し改行コード次の列に "cd" を描画 System.out.println(" "); String s="this is a pen"; System.out.println(s);// 文字列変数 sを描画し改行コード 18

19 HowOldAreYou int age = Integer.parseInt(line); System.out.println(" あなたは " + age + " 歳ですね "); System.out.println( println(" あなたは 10 年後 " + (age + 10) + " 歳ですね "); 宿題の解答例 HowOldAreYou2.java 19

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27 if 文 if ( 条件式 ) { 条件が成り立つときの処理 } 条件式は boolean 型その値は trueかfalse 例比較演算子 if (flag == true) flagはboolean 型変数 if ( p == 50) if ( p!= 50) if (p >= 50) if (p < 50)

28 if else if ( 条件 ) { } else { } 条件が成り立つときの処理条件が成り立たないときの処理

29 boolean の演算 ( かつ ) かつ && 条件式 1&& 条件式 2 true&&true -> true true&&false->false false&&true->false false&&false->false

30 boolean の演算 ( または ) または条件式 1 条件式 2 true true -> true true false->true false true-> true false false->false

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32 IfTest0 を実行して真偽値の演算を確かめてみよう

33 IfTest1 引数 5 以上で bignumber と表示

34 IfTest2 //x が7,8,9なが bignumber //x が 4,5,6 なら middle number //xが1,2,3ならsmall numberを表示するプログラムを書け

35 IfTest3 //x が7,8,9なが bignumber //x が 4,5,6 なら middle number //xが1,2,3ならsmall numberを表示するプログラムを書け //x がそれ以外 (10 や -1 なら ) なら out of scope //x がそれ以外 (10 や 1 なら ) なら out of scope と表示するプログラムをかけ

36 問題 1 平均が 80 点以上ならよくできました 80 点以下ならがんばりましょうと表示するプログラムを作ろう

37 if else の連鎖 if ( 条件式 1) { 条件 1が成り立つときの処理 } else if ( 条件式 2) { 条件 1が成り立たず } else { } 条件 2 が成り立つときの処理条件 1 も条件 2 も成り立たないときの処理

38 問題 2 平均が100 点以上なら点数が間違っています平均が80 点以上ならよくできました 80 点以下ならがんばりましょうと表示するプログラムを作ろう else if を使う

39 またはかつまたは条件式 1 条件式 2 かつ && 条件式 1&& 条件式 2 例 ((p>q)&&(r<s)) ( ((p<q)&&(r<s)) (r <

40 問題 3 平均が 100 点以上または 0 点未満なら点数が間違っています平均が80 点以上ならよくできました 80 点以下ならがんばりましょうと表示するプログラムを作ろうをつかう

41 switch case switch ( 式 ) { case 定数式 1: 処理 1 break; case 定数式 2: 処理 2 break; case 定数式 3: 処理 3 break; default: 処理 }

42 問題 ~6 を入力する 1がでたら一の目です 2 がでたら二の目です 3 がでたら三の目です 4 以上がでたらそれ以外の目ですと表示する Switch 文を使う

43 問題 4 さいころプログラムを作ろう 1がでたら一の目です 2 がでたら二の目です 3 がでたら三の目です 4 以上がでたらそれ以外の目ですと表示する Math.random() をつかう 00 以上 10 未満の値の中からランダムな値を算 0.0 以上 1.0 未満の値の中からランダムな値を算出します

44 問題 5 引数に入れた 2 つの数字を加算するプログラム Calc2 2 つの引数以外を入れているとエラメッセ 2 つの引数以外を入れているとエラーメッセージがでるようなプログラムをつくる

45 引数に関して復習 public class Hikisu2 { } public static void main(string[] args) { } System.out.println( println( 1 番目の引数は +args[0]+" + です "); System.out.println( 1 番目の引数は + args[1] + " です "); }

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47 2014/9/30 47

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51 2014/9/30 51

52 省略演算足し算 i=i+1; 掛け算 i=i*2; i i*=2; 割り算 ( 切捨て ) i=i/10; あまりの計算 p=i%2; もし i が偶数ならp==0; 奇数ならp==1 i+=1; 割り算 ( 切捨て ) i++; 引き算 i=i-1; i i-=1; i--; 2014/9/30 52

53 for 文 for ( 初期化 ; 条件式 ; 次の一歩 ) { 繰り返す処理 } for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(i); } によりが表示される

54 変数の有効範囲 ( スコープ ) 解決策 for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(i); } System.out.println("i = " + i): iは有効範囲外なので int i; for (i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(i); } System.out.println("i = " + i): コンパイルエラー

55 while ( 条件式 ) { } 繰り返す処理 while 文 null ( ナルヌル ) の意味 while (line!= null) { null 入力の終わりに達したときの特殊なオブジェクト

56 繰り返し文の練習問題 1 から 100 までの整数を足し合わせる (1) その1: for 文を使う (2) その 2: while 文を使う CountTest.java t WhileTest.java 次週以降 CountTenRunnable.java CountTesterTweThreads.java

57 Class クラスは物の設計図中に変数やメソッドが定義されるオブジェクトはクラス定義に基づく実際の物プログラム上は変数例 : Automobile というクラスを定義する Automobile クラスで volkeswagen, audi, volvo というオブジェクトを作る

58 method 車というクラスを定義するメソッドとして乗る止めるを用意するポルシェというオブジェクトを車というクラスで生成するとポルシェ. 乗るポルシェ. 止めるというメソッドが使える

59 定義する場所クラス返り値メソッド 1 { XXXXXXXXXX } 返り値メソッド2 { XXXXXXXXXX } いくつでも作ってよい返り値メソッド 3 { XXXXXXXXXX } 返り値メソッド 4 { XXXXXXXXXX }

60 public? クラス public 返り値メソッド 1 { XXXXXXXXXX } public 返り値メソッド2 { XXXXXXXXXX } 返り値メソッド 3 { XXXXXXXXXX } 返り値メソッド 4 { XXXXXXXXXX }

61 関数関数 f(x) = 2 * x + 1 入力 x f(x) 出力 2 * x + 1 関数の定義部分

62 しかし関数の入力はたくさん関数あってよい f(x, y, z, w) = 2 * x + y z + w 入力 x, y, z, w f(x, y, z, w) f 関数の定義部分

63 メソッドで引数がたくさんあるとき int calccomplex(int x, int y, int z, float w) { if ( x > y ) { return z; } else { return (int)w; }

64 合成関数 f(x) = 2 * x + 1 メソッド分け h(x) = 3 * (2 * x + 1) + 5 のとき h(x) = (g f ) (x) int h(int x) { return 3 * g(x) + 5; int h(int x) { } return 3 * (2 * x + 1) + 5; } int g(int x) { return 2 * x + 1; } Java プログラミングも同じメソッドとして独立させた方がよいかどうかよく考える

65 公開するか否かクラスメソッドとするメソッドの形式戻り値の型 public static int メソッド名 ( 引数宣言 ) { メソッドの中身 } return ( 戻り値 );

66 void 関数によっては返り値がいらないものもあるそのときには返り値なし (void) を指定する前回作成した drawbar に返り値は必要なかった引数がない場合もある

67 型 int 整数 float 浮動小数点数 ( 実数 ) char 文字型等

68 メソッドの引数戻り値メソッド名 ( 型変数名 1, 型変数名 2, 型変数名 3, 型変数名 4...) { メソッドの本体 }

69 Java のメソッドの引数戻り値メソッド名 ( 型変数名 1, 型変数名 2, 型変数名 3, 型変数名 4...) { メソッドの本体クラス ( 既に定められたものでも } 自分で定めたものでも ) の名前でもよい

70 本来はメソッド呼び出し g.drawstring(xxxxxxxxxxxx); g( のようにオブジェクト. メソッド名 ( 引数...); と書く

71 メソッド呼び出し (2) しかし自分で定義したクラスの中のメソッドを呼び出すときはオブジェクト. なしにメソッド名 ( 引数...); でよい例 : drawbar(xxxxxxxxxx);

72 Heikin.java と Kamoku.java Heikin と Kamoku クラスを作る public class Heikin class Kamoku Heikin クラス method とクラス Kamokuクラスのインスタンスとして englishとmath を作る english の name に " 英語 " を設定する english の score に 80 を設定する math も english と同様に (name 数学, score 70) 英語と数学の score を読み出して平均値を表示する Kamoku クラス String name setscore というメソッドを定義する score に値を設定する getscore というメソッドを定義する scoreを返す

73 定数の宣言 C++/C では #define 文を使用した ( 例 ) #define WIDTH 80 Javaでは final static で修飾する ( 例 ) public final static int WIDTH = 80; public final static String school = "dendai";

74 プロトコル TCP/IP

ドメイン名 IP アドレスのかわりに用いる識別名 www.im.dendai.ac.

75 ドメイン名 IP アドレスのかわりに用いる識別名 - サーバの種類 - 組織名称 - 組織種別ピリオドで分かれている - 国

76 DNS ドメイン名と IP アドレスを対応付けるの IP アドレスは? ですコンピュータ DNS サーバ

77 DNS2 DNS の仕組み p の IP アドレスは? です名前解決して下さい jp の DNS なら分かる了解! 名前解決し acのdns 名前解決て下さいなら分かるして下さい 2 ac の DNS jp の DNS ルート DNS

78 トランスポートプロトコルトランスポート層はト層は OSI7 階層モデルのトランスポート層にト層に位置しているネットワーク層ではホスト同士の通信について定義していたが信頼性は保証していないまた送信した順序どおりにデータが届くという保証もないそこでトランスポート層ではホスト間で信頼のおける通信路を提供するための定義をおこなっているトランスポート層のプロトコルにはTCP(Transmission Control Protocol) とUDP(User Datagram Protocol) があげられる

79 パケット通信長いデータは通信できない小さな複数の情報に分割データ M データm 1 データm 2 データm 3

80 パケット通信の問題点パケットの順番パケットの欠落

81 TCP TCP の主な特徴を以下に記すパケットの破壊重複喪失順序の入れ替わりをチェックするまた応答確認再送信を行い通信の信頼性を高める信頼性を高ホスト間で通信する前に仮想的な通信路を作る ( コネクション指向 ) 始点と終点間で多重化を行うことで同時に複数の通信が行うことができる送信のフローコントロール制御を行う

82 TCP TCP : Transmission Control Protocol インターネットの通信プロトコルとして最も普及プロトコルこんにちは Bonjour. こんにちはこんにちは

83 UDP UDPの主な特徴を以下に示す複雑な制御は提供せずコネクションレスの通信を行うネットワークが混雑していたとしても送信量を制御することは無いパケットが失われても再送制御しない処理が TCP に比べて軽量なので高速に動作処理が TCP に比べて軽量なので高速に動作する

84 TCP と UDP TCP と UDP の違い信頼性転送速度転送形式その他 TCP 高信頼低速コネクション型端末間同士のデータ転送 UDP 低信頼高速コネクションレス型上位レイヤからの送信要求が簡潔

85 TCP v.s. UDP TCP はトランスポート層で信頼性のある通信を実現する必要がト層で信頼性のある通信を実現する必要がある場合に利用される TCPはコネクション指向で順序制御や再送制御を行なうためアプリケーションに信頼性のある通信を提供することができる UDP は高速性やリアルタイム性を重視する通信などに用いられる例としてリアルタイムのストリーミングを挙げるもしTCPを利用した場合パケットが途中で失われた場合に再送処理を行なうためその間画像や音が停止するなどの不具合が生じてしまうこれに対して UDPは再送処理を行なわないのでパケットは送信され続けるもし多少のパケットが失われていたとしても一時的に画像や音声が乱れるだけであるよってストリーム配信サービスではUDPの方が優れているといえる

86 ソケット通信

87 プログラム同士の通信はソケットを使ってデータの送受信ソケットを使った通信ソケット通信

88 ソケット意味 : 接続の端点ソケットコンピュータと TCP/IP をつなぐ出入り口 TCP/IP

89 ソケット通信ソケットを使って通信を行うには 2 つのプログラムが必要クライアントプログラムソケットを用意してサーバに接続要求を行うサーバプログラムソケットを用意して接続要求を待つ

90 ソケット通信の全体の流れクライアントソケット生成 (socket) サーバソケット生成 (socket) サーバを探す (gethostbyname) 接続要求 (connect) 識別情報接続の準備 (bind) 接続待機 (listen) 接続受信 (accept) データ送受信 (send/recv) データ送受信 (send/recv) ソケットを閉じる (close) ソケットを閉じる (close)

91 識別情報正しくデータを受け渡しするために通信する相手を識別する IP アドレスコンピュータを識別ポート番号プログラムを識別コンピュータのアドレスプログラムの識別番号

92 ウェルノウンポートよく使われているプログラムのポート番号は決まっているポート番号プログラム 21 ftp 22 ssh 23 telnet 80 http(web) 1024 番以下は全て決められている

93 クライアントプログラム (Java) import java.io.*; import java.net.*; import java.lang.*; public class Client{ public static void main( String[] args ){ try{ // ソケットを作成 String host="localhost"; Socket socket = new Socket( host, ); // 入力ストリームを作成 DataInputStream is = new DataInputStream ( new BufferedInputStream( socket.getinputstream())); } } // サーバ側から送信された文字列を受信 byte[] buff = new byte[1024]; int a = is.read(buff); System.out.write(buff, 0, a); // ストリーム, ソケットをクローズ is.close(); socket.close(); }catch(exception e){ System.out.println(e.getMessage()); e.printstacktrace(); }

94 サーバプログラム (Java) //Server.java import java.net.*; import java.lang.*; import java.io.*; public class Server{ public static void main( String[] args ){ try{ // ソケットを作成 } ServerSocket svsocket = new ServerSocket(10000); // クライアントからのコネクション要求受付 Socket clisocket = svsocket.accept(); // 出力ストリームを作成 DataOutputStream os = new DataOutputStream( new BufferedOutputStream( clisocket.getoutputstream())); // 文字列を送信 String s = new String("Hello World!! n"); byte[] b = s.getbytes(); os.write(b, 0, s.length()); // ストリーム, ソケットをクローズ os.close(); clisocket.close(); svsocket.close(); } }catch( Exception e ){ System.out.println(e.getMessage()); g ()); e.printstacktrace(); }

95 サーバプログラム (Java) ソケット作成, コネクション要求受付待機 ServerSocket svsocket = newserversocket(10000); Socket clisocket = svsocket.accept(); 出力ストリーム作成 DataOutputStream os = new DataOutputStream( new BufferedOutputStream( clisocket.getoutputstream()); to t tst

96 クライアントプログラム (Java) ソケットを作成 Socket socket = new Socket( 入力ストリームを作成 hoge.com, ); DataInputStream is = new DataInputStream ( new BufferedInputStream( socket.getinputstream())); ea

97 クライアントプログラム (Java) サーバ側から送信された文字列を受信 n = is.read(buff); System.out.write(buff, 0, n); ストリーム, ソケットをクローズ is.close(); socket.close();

98 サーバプログラム (Java) ソケット作成, コネクション要求受付待機 ServerSocket svsocket = newserversocket(10000); Socket clisocket = svsocket.accept(); 出力ストリーム作成 DataOutputStream os = new DataOutputStream( new BufferedOutputStream( clisocket.getoutputstream()); to t tst

99 サーバプログラム (Java) 文字列を送信 String s = new String("Hello World!! n"); byte[] b = s.getbytes(); os.write(b, 0, s.length()); ストリーム, ソケットをクローズ os.close(); clisocket.close(); svsocket.close();

100 Graphics Graphics というクラスには drawstring, drawcircle 等のメソッドが定義されている Graphics クラスである g というオブジェクトに対して g.drawstring g.drawcircle という形でメソッドを呼び出せる

101 Graphics の method g.drawline(x1,y1,x2,y2); g.drawrect(x,y,w,h);, g.drawoval(x,y,w,h);

102 今日の課題 102

103 課題 face を沢山つくってみよう Face.java を改造して Faces.java を提出してください課題 face を沢山つくってみよう Face.java を改造して Faces.java を提出してください二重の繰り返し文を用いること例

104 Face ヒント 1 void drawface(graphics g, int xstart, int ystart) { 左隅の座標を (xstart, ystart) として一つの顔を描くメソッドを記述する }

105 Face ヒント 2 paint メソッドの中には for(int i = 0; i < 3; i++) { for(int j=0; j < 3; j++) { drawface(g, *i, *j); } } 80 という数字は仮顔の大きさを考えて計算する

106 しかし数字決め打ちは避けたい for(int i = 0; i < 3; i++) { for(int tj0j j=0; j < 3; j++) ){ drawface(g, 20 + step *i, 20 + step *j); } }

107 眉毛や鼻の形を自由に変えたい void drawface(graphics g, int xstart, int ystart) { drawframe(g, xstart, ystart); draweyebrow(g, xstart, ystart); draweye(g, xstart, ystart); drawnose(g, xstart, ystart); drawmouth(g, xstart, ystart); } さらに内部でメソッドに分ける void drawframe(graphics g, int xstart, int ystart) { 記述 } void draweyebrow(graphics g, int xstart, int ystart) { 記述 } void draweye(graphics g, int xstart, int ystart) { 記述 } void drawnose(graphics g, int xstart, int ystart) { 記述 } void drawmouth(graphics g, int xstart, int ystart) { 記述 }

108 MovingBall Thread,Runnable RandSwitch 配列

109 配列の宣言型配列名 [] = new 型 [n]; int tensu[] = new int[100]; 型 [] 配列名 = new 型 [n]; int[] tensu = new int[100]; 0 ~ n 1 の n 個の配列ができる配列の添字は 0 から始まる配列 xdata の大きさが3のとき使えるのは xdata[0] xdata[1] xdata[2] xdata[3] は使えない

110 配列の宣言 int mathscore[] = new int[5]; と宣言すると mathscore[3] = 82; for(int i = 0; i < 5; i++) { } mathscore[i] = 10; のような代入等が可能となる

111 配列名.length 配列の長さ例えば xdata の長さは xdata.length th で求められる配列の初期化配列の型 [] 配列 = { 要素, 要素, 要素 }; 例 int[] xdata = {90, 85, 65};

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Microsoft PowerPoint - netpro_2015_02.ppt [互換モード] ネットワークプログラミング 21004 2 号館 10 階第 2 回 2014/9/29 岩井将行 ( 通称福山のまさゆき ) 2015/9/29 1 授業資料 http://www.cps.im.dendai.ac.jp 2015/9/29 2 講師紹介 http://cps.im.dendai.ac.jp/index.php?members%2fiwai ac php?members%2fiwai