一から始めた樹になる備忘録: android - ラズパイ間でのソケット通信

新年一発目はラズパイとアンドロイドでの通信！
C++言語(サーバ側)と、Java言語(クライアント)の入り乱れたややこしい分野から開始

ソケットとは

よく聞く通信プロトコルにTCP/IPがあると思う。
これはインターネット通信をする時に必要なプロトコルで、この通信をプログラムで使うには
TCP/IPとプログラムを結びつける口が必要になる。
その口がソケットと呼ばれるものであり、この通信をソケット通信とも呼ぶ

今回のお題は
サーバ側、クライアント側にそれぞれソケットという通信の口を作り、それをTCP/IPでつなげて通信を行う
具体的には、サーバで入力した文字をクライアント側で表示させる

サーバ側の作り

サーバはラズパイを使う
適当にディレクトリを作って、cppファイルを作る
今回は「SocketTest.cpp」て名前でする
ソケットを作って通信する流れは下記な感じ

ソケット作成

// ソケットの作成
if ((s1 = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
  cout << "ソケット作成失敗" << endl;
  return -1;
} else {
  cout << "ソケット作成成功" << endl;
}

ソケットのデータ設定

// ソケットアドレスの初期化と設定
memset((char*) &server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
server_addr.sin_port = htons(PORT);

1,2で作ったソケットとデータを結びつける

        // 作成したソケットと、アドレスを関連つける（バインド）
if (bind(s1, (struct sockaddr*) &server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    cout << "バインド失敗" << endl;
    return -1;
} else {
    cout << "バインド成功" << endl;
}

コネクションの受信準備

// クライアントからの接続の受付準備をする
if (listen(s1, 1) < 0) {
    cout << "受付準備失敗" << endl;
    return -1;
} else {
    cout << "受付準備成功" << endl;
}

コネクションの受信待機

// クライアントからコネクション受付を待つ
unsigned int len = sizeof(client_addr);
if ((s2 = accept(s1, (struct sockaddr *) &client_addr, &len)) < 0) {
    cout << "コネクト失敗" << endl;
    return -1;
} else {
    cout << "コネクト成功" << endl;
}

データ送信

// データ送信
cout << "送信データを入力してください.-> ";
cin.getline(buf,BUFSIZ);
write(s2, buf, sizeof(buf));

ソケットの終焉

// ソケットを閉じる
close(s1);
close(s2);

まとめるとこんな感じ

/**
* サーバ側。
* ソケット通信にて、サーバで入力した文字をクライアントに送信するプログラム
*/
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>

#include <unistd.h>    /* read(),write(),close()         */
#include <sys/socket.h>  /* socket(), bind(), listen(), accept() */
#include <netinet/in.h>  /* struct sockaddr_in           */

#define PORT  (23456)
using namespace std;

int main(int argc, char *argv[]) {
    int s1, s2;                  // ソケットのハンドル
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr; // ソケットアドレスのデータ構造体
    char buf[BUFSIZ];              // 送信データ

    // ソケットの作成
    if ((s1 = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        cout << "ソケット作成失敗" << endl;
        return -1;
    } else {
        cout<< "ソケット作成成功" << endl;
    }

    // ソケットアドレスの初期化と設定
    memset((char*) &server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);

    // 作成したソケットと、アドレスを関連つける（バインド）
    if (bind(s1, (struct sockaddr*) &server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        cout << "バインド失敗" << endl;
        return -1;
    } else {
        cout << "バインド成功" << endl;
    }

    // クライアントからの接続の受付準備をする
    if (listen(s1, 1) < 0) {
        cout << "受付準備失敗" << endl;
        return -1;
    } else {
        cout << "受付準備成功" << endl;
    }

    // クライアントからコネクション受付を待つ
    cout << "受付開始..." << endl;
    unsigned int len = sizeof(client_addr);
    if ((s2 = accept(s1, (struct sockaddr *) &client_addr, &len)) < 0) {
        cout << "コネクト失敗" << endl;
        return -1;
    } else {
        cout << "コネクト成功" << endl;
    }

    // データ送信
    cout << "送信データを入力してください.-> ";
    cin.getline(buf,BUFSIZ);
    write(s2, buf, sizeof(buf));

    close(s1);
    close(s2);

    return 0;
}

クライアント側の作り

クライアントはAndroid端末を使う
ソケット通信の手段はJavaで用意されてるクラスを使うため、Androidにこだわる必要はないんだけどねｗ
ソケットの手順はこんな感じ

ソケット作成

// ソケットを作成
Socket connection = new Socket(HOST_NAME, PORT_NO);

データを受けれるようにする

// 受信データを読み込むBufferedReaderを生成
InputStream istream = connection.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(istream);
BufferedReader reader = new BufferedReader(isr);

// 受信するまで待機して、受信したらデータをString型で取得する
String message = reader.readLine();

ひとまず、
ボタンを押すと、ソケット生成⇒繋ぎに行って、データを受信したら内容を表示するアプリを作る！

マニフェスト定義

<-- AndroidManifest.xml -->
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.example.kazuki.socketsample" >
    <application 
          ・
          ・
          ・
    </application>
    <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
</manifest>

レイアウト定義

<-- activity_main.xml -->
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<linearlayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical">

    <Button
        android:id="@+id/socket_open"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="SOCKET OPEN"/>

    <TextView
        android:id="@+id/socket_message"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="CLICK BUTTON."/>

</LinearLayout>

実装

AsyncTaskを使った通信処理

// MainActivity.java
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        // Click処理を実装
        findViewById(R.id.socket_open).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                TextView v = (TextView)MainActivity.this.findViewById(R.id.socket_message);
                new MyAsyncTask(v).execute();
                return;
            }
        });
    }

    /**
     * ソケット通信を行い、TextViewの更新を行うクラス.
     */
    static class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void,Void,String> {
        private static final String HOST_NAME = "XXX.XXX.XX.XX"; // ラズパイのIPアドレス
        private static final int PORT_NO = 23456;                // ソケット通信するポート番号
        final TextView mSocketText;
        public MyAsyncTask(TextView v) {mSocketText = v;}

        @Override
        protected void onPreExecute() {
            mSocketText.setText("通信中....");
            return ;
        }
        @Override
        protected String doInBackground(Void[] params) {
            String message = "";
            try (Socket connection = new Socket(HOST_NAME, PORT_NO);
                     BufferedReader reader =
                           new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()));) {
                message = reader.readLine();
                if(message == null) throw new NullPointerException();
            }catch(NullPointerException e){
                message = "読み込みデータがないよ(>_<)";
            }catch(ConnectException e){
                message = "コネクション失敗(>_<)";
            } catch(UnknownHostException e) {
                message = "ホストが見つかりません(>_<)";
            } catch(SocketException e) {
                message = "通信エラー(>_<)";
            } catch (IOException e) {
                message = "読み込み失敗エラー(>_<)";
            }
            return message;
        }
        @Override
        protected void onPostExecute(String message) {
            mSocketText.setText(message);
        }
    };
}

※上記はjava7の「try-with-resources」文で書いてる。
Java6で実装する場合は「try-cath-finally」文で書き直しがいるので注意(クローズ処理書き忘れ注意)

完成？

実行手順はこんなかんじで

サーバ側を起動させる

$ g++ SocketServer.cpp
$ ./a.out
ソケット作成成功
バインド成功
受付準備成功
受付開始...

クライアント側を接続させる
サーバ側で文字を送る

受付開始...
コネクト成功
送信データを入力してください.-> あけましておめでとうございます!今年もよろしくお願いします!!
$

一から始めた樹になる備忘録

2016年1月2日土曜日

android - ラズパイ間でのソケット通信

ソケットとは

サーバ側の作り

クライアント側の作り

完成？

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