16章：ネットワーク

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2. TCP/IP通信

　　ここではTCP/IPの通信について説明します。TCP/IPはいわゆる電話の通信のように、自分と相手の２つのマシンが双方向で行う通信です。送ったデータは欠如したり、間違えて伝わったり、順番が入れ替わることはありません。しかし、瞬時に到達することは保証されていません。

　　これに対して、UDP通信は携帯電話のパケット通信のような物で、間違えて到達することはないものの、データが欠如したり、先に送ったデータが後に送ったデータよりも遅くに到達してしまうことがある通信プロトコルです。そのかわりTCP/IPに比べて不可が非常に少ないというメリットもあります。これについては後述します。

　　TCP/IP通信を行うためにはSocketというクラスを利用します。クライアントは接続したいサーバー名とポート(サーバーには1～65535のポートがあります）番号を指定してSocketインスタンスを作り、通信を行います。もう少し詳しく説明すると下記のようになります。

サーバー

ServerSocketクラスのインスタンスを作る
クライアントからのアクセスを待つ(acceptメソッド)
クライアントからのアクセスがあるとSocketクラスのオブジェクトが返ってくる
Socketクラスからストリームを得る(getInputStream, getOutputStreamメソッド)
必要ならば他のストリームにつなげる
通信を開始する
Socketをクローズする(closeメソッド)
クライアント

サーバー名とポート番号を指定してSocketインスタンスを作る(接続する)
Socketクラスからストリームを得る(getInputStream, getOutputStreamメソッド)
必要ならば他のストリームにつなげる
通信を開始する
Socketをクローズする(closeメソッド)

　　サーバーは通常、複数のクライアントからアクセスされます。したがって上述のサーバーのフローだと、１つのクライアントが接続したら、次のクライアントは接続できなくなってしまいます。このような場合は、クライアントが接続されたら新しくスレッドを立ち上げ、新しいスレッドで通信を開始し、自分のスレッドはすぐに次のクライアントに向けてアクセスを待ちに行くようにします。これに関しては２つめのサンプルプログラムで説明します。

import java.net.ServerSocket

コンストラクタ

ServerSocket(int port) throws IOException

portで指定したポート番号で、サーバー用ソケットを作成します。
入出力エラーが発生するとIOExceptionが投げられます。
セキュリティ上問題があるとSecurityExceptionが投げられます。

メソッド

Socket accept() throws IOException



コンストラクタで指定したポートでクライアントからの接続を待ちます。
入出力エラーが発生するとIOExceptionが投げられます。
セキュリティ上問題があるとSecurityExceptionが投げられます。
setSoTimeoutでタイムアウト時間を設定している場合で、そのタイムアウト時間になった場合はJavaのバージョンによって異なりますが、InterruptedIOExceptionやSocketTimeoutExceptionが投げられます。
別スレッドでcloseメソッドが呼ばれるとSocketExceptionが投げられます。

void close() throws UnknownHostException



このサーバーソケットをクローズします。
他のスレッドなどでacceptメソッドが呼ばれブロッキング中の場合は、SocketExceptionが発生して、ブロッキングから抜け出します。

InetAddress getInetAddress()



接続先のInetAddressを返します。
まだ接続されていない場合はnullが返されます。

int getLocalPort()



接続を待機しているポートの番号を返します。

void setSoTimeOut(int msec) throws SocketException



acceptのタイムアウト時間をミリ秒で設定します。
0を与えると、無限に待ちます。
実際に正確にmsecで設定した値となるかは保証されません。例えばWindowsではOS自体が10ミリ秒単位でしかカウントしていないため、例えば8を与えても実際は10ミリ秒となります。
ソケットに異常がある場合はSocketExceptionが投げられます。

int getSoTimeOut() throws IOException



acceptのタイムアウト時間を取得します。
0が返されると、無限に待つことを意味します。。
入出力に失敗するとIOExceptionが投げられます。

import java.net.Socket

コンストラクタ

Socket(InetAddress address, int port) throws IOException

addressで指定したサーバーのportで指定したポート番号に接続します。
入出力エラーが発生するとIOExceptionが投げられます。
セキュリティ上問題があるとSecurityExceptionが投げられます。

Socket(String address, int port) throws IOException, UnknownHostException

addressで指定したサーバーのportで指定したポート番号に接続します。
サーバーが見つからない場合UnknownHostExceptionが投げられます。
入出力エラーが発生するとIOExceptionが投げられます。
セキュリティ上問題があるとSecurityExceptionが投げられます。

メソッド

InputStream getInputStream() throws IOException



データ受信用の入力ストリームが返されます。
入出力に問題がある場合はIOExceptionが投げられます。

OutputStream getOutputStream() throws IOException



データ送信用の出力ストリームが返されます。
入出力に問題がある場合はIOExceptionが投げられます。

InetAddress getInetAddress()



接続先のInetAddressを返します。
接続されていない場合はnullが返ります。

InetAddress getLocalAddress()



ローカルアドレスを返します。

int getLocalPort()



ローカルのポートの番号を返します。
まだバインドされていない場合は-1が返ります。

int getPort()



接続先のポートの番号を返します。
まだ接続されていない場合は0が返ります。

void close() throws IOException



ソケットをクローズします。
入出力に問題がある場合はIOExceptionが投げられます。

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