Egy példányban futó Java program

Gyakran észrevesszük, hogy a programok futtatásakor vannak bizonyos korlátok. Például egyszerre általában csak egyetlen telepítőprogram futhat egy operációs rendszeren. Vagy amíg fut egy program korábbi verziójának eltávolítása, addig nem futhat a program új verziójának telepítője. Vagy egy nagyobb erőforrás igényű program (periféria meghajtó program, képernyő videó+hang rögzítő, hardveres gyorsítást használó játékprogram) egyszerre csak egy példányban indítható el. Előfordulhat kategóriánkénti korlát is, például a különböző víruskereső programok általában „nem tűrik meg” egymást, kizárólagosságot „követelnek”.

Lássunk példát arra, hogyan kell készíteni egy példányban futó Java programot!

Néhány dolgot át kell gondolni:

  • Amikor először indítjuk el a programot, akkor olyan egyedi dolgot kell beállítani, ami mindvégig úgy marad, amíg a program fut. Ezt megtehetjük a memóriában, de megfelelő jogosultsággal futtatva a programot akár beleírhatunk a Windows rendszerleíró adatbázisába (Registry) is. Előbbi módszer platformfüggetlen lenne – ahogyan egy Java programhoz illik –, és az utóbbi megoldás pedig operációs rendszertől függne.
  • Amikor többedszer (második, harmadik… példányban) indítjuk el a programot, akkor ezt az egyedi dolgot észlelni kell és meg kell akadályozni a program másodszori, harmadszori elindítását. Hasznos, ha ezekben az esetekben kapunk hibaüzenetet, például: „This application is already running”.
  • Amikor a programot szabályosan állítjuk le, akkor a korábban beállított egyedi dolgot semmissé kell tenni. Ez biztosítja, hogy a program egymás után – egymással nem párhuzamosan, egymástól függetlenül – elindítható lesz.

A megoldás két részből áll. Ez a Java forráskód első része:

A program indulásakor le kell futni a fenti forráskódnak. A static blokk a konstruktor előtt hajtódik végre (például a modell vagy a nézet rétegben). A java.net csomag kötetlen ServerSocket osztályú ss nevű objektumát kell inicializálni helyben ( InetAddress.getLocalHost()) egy nem dedikált porttal ( 65001). Ez elsőre mindig sikerült és az objektum „beül a memóriába” egy nem blokkoló elven működő háttérszálon. Ha (többedszerre) nem sikerül létrehozni az objektumot, akkor – kezelve a kötelezően kezelendő kivételeket – hasznos jelezni ezt logban, konzolon vagy felbukkanó párbeszédablakban és a programból ki kell lépni (másképpen: a duplikált futtatását meg kell akadályozni).

Ez a Java forráskód második része:

A programból való szabályos kilépéskor le kell futni a fenti forráskódnak. Ez ellenőrzést követően lezárja az ss objektumot és kilép a programból. Például a main() metódusban, ha elfogynak az utasítások egy konzolos alkalmazásban, vagy GUI-s programban nyomógombra kattintás actionPerformed() esemény, vagy (fő)ablak bezárásának kísérlete WindowClosing() esemény.

A programot érdemes körültekintően tesztelni. Ha elrontjuk a fenti felsorolásban vázolt logikai működés végrehajtásának sorrendjét, akkor fejlesztés vagy tesztelés közben akár a számítógépet is újra kell indítanunk.

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

A Java EE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon, a szakmai modul 5-8. óra Szálkezelés, párhuzamosság alkalommal megismerjük a megoldás elméleti hátterét és a 17-24. óra Socket és RMI alapú kommunikáció alkalommal többféle megvalósítást is kódolunk, tesztelünk.

Tankocka – Párosítós játék: programozás Java nyelven

Ez a Tankockák blog bejegyzés sorozatunk első része. A feladatban meg kell találni a 15 db összetartozó párt a játékban. Ez a témakör mindhárom tanfolyamunkhoz kötődik: Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam, Java EE szoftverfejlesztő tanfolyam, Java adatbázis-kezelő tanfolyam.

Át kell gondolni, hogy mi lehet a kapcsolat a párok elemei között. Közös jellemzőt/tulajdonságot kell találni. Észre kell venni az összefüggést. Persze nem árt, ha minél kevesebb lépésbe kerül a játék. 😉 Hajrá!

Rácsrejtjelezés

Időnként készítünk oktatóprogramokat is tanfolyamainkon. Most az volt a cél, hogy kódolás/dekódolás szakterület egyik ismert betűkeveréses algoritmusának működését mutassa be lépésről-lépésre az oktatóprogram. A rácsrejtjelezést választottuk.

Az elkészült program Java swing-es felületű és Windows Classic look-and-feel bőrrel így néz ki működés közben:

A rácsrejtjelezés a képernyőképen látható 4×4-es Kódrács használatán alapul.

A titkosítandó szöveget karakterenként beleírjuk az aktuális kódrácsba soronként lefelé, azon belül balról jobbra haladva. Ha a négy pozíció betelt, akkor el kell fordítani a kódrácsot az óramutató járásával megegyező irányban 90 fokkal. Ha a szöveg hosszabb 16 karakternél, akkor elölről kell kezdeni. Ha készen vagyunk, akkor soronként haladva leírjuk egymás után a kódrácsban található karaktereket.

A megfejtéshez ismernünk kell a titkosított karaktersorozaton kívül a felhasznált kódrácsot is. A karaktersorozatot soronként lefelé haladva beírjuk a kódrácsba, az ismert kódrácsot ráhelyezve soronként lefelé, azon belül balról jobbra haladva kiolvashatjuk a megfejtést. Természetesen a kódrácsot most is forgatni kell minden negyedik karakter után.

Megfigyelhető, hogy bármely karaktert tudunk titkosítani és megfejteni. Ezért a rácsrejtjelezés ebből a szempontból univerzális módszer.

A kódrács ismerete nélkül a titkosított szöveg nem fejthető meg, tartalmára csak nehézkes következtetést adhatunk. Például, ha tudjuk, hogy milyen nyelvű a titkosított szöveg, akkor támpontot adhat a megfejtéséhez a nyelv ábécéjében előforduló betűk ismert gyakorisága.

A képernyőkép éppen a megfejtés egyik pillanatában készült. A feladó továbbította a titkosított szöveget és a kódrácsot a címzettnek, aki elkezdte annak megfejtését. A negyedik karakter a b volt, utoljára erre kattintott a (4;4) pozícióban. Ezt követte egy rácsforgatás, amelyhez tartozik egy ablak, amely megjeleníti a „Rácsforgatás következik.” szöveget. Ezután a kódrács elfordult, és a következő cella a második sor első cellája lesz. Ha hibás cellára, pozícióra kattintunk, akkor a következő hibaüzeneteket kaphatjuk: „Hibáztál! Folytathatod a titkosítást.” vagy „Hibáztál! Folytathatod a megfejtést.” Ha befejeztük a titkosítást, vagy a megfejtést, akkor a következő üzeneteket kaphatjuk: „A kódolás sikerült.” vagy „A megfejtés sikerült.”

A program tartalmaz egy gyakorlást támogatandó szövegkészletet. Ennek minden eleme 16 hosszúságú, az egyszerűség kedvéért – így nem kell véletlenszerű karakterekkel feltölteni a rács kimaradt celláit, illetve nem kell 16-os csoportokkal foglalkozni.

A Titkosítás és megfejtés fülön látható egy véletlenszerűen kiválasztott szöveg, amelyet karakterenként kódolni lehet a kódrács megfelelő cellájára kattintva. Ha kész, a Továbbítás gombbal a feladó elküldi a címzettnek a titkosított karaktersorozatot, aki hasonlóan megfejti. „Útközben” megfigyelhető, hogy éppen hányadik elforgatásnál tartunk és természetesen megjelenik az aktuális ráccsal titkosított szöveg is.

Az űrlapon lévő Kódrács csoportablak az aktuálisan, véletlenszerűen legenerált kódrácson kívül a kiválasztott cellák pozícióit is tartalmazza. Az (1;1) pozícióban a bal felső cella található. A kódrács a Másik nyomógombbal véletlenszerűen újragenerálható. Ennek megvalósításakor több probléma, ötlet is felmerülhet. Például használható visszalépéses keresés algoritmus.

Most nem specifikáljuk részletesebben, például objektumorientált tervezés, eseménykezelés, háttérbeli objektumok vagy GUI komponensek működésének/vezérlésének szintjén. Aki kedvet kapott és úgy érzi, hogy meg tudja ugrani ezt a kihívást, akkor bátran elkészítheti. Hajrá! Mivel oktatóprogram, szükséges hozzá Leírás és Teszt is.

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

A Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon, a szakmai modul Objektumorientált programozás témakörét követő 29-36. óra Grafikus felhasználói felület alkalmain már tudunk egyszerűbb oktatóprogramot tervezni, kódolni, tesztelni.

Kik vettek részt projektmunkában?

Projektmunka

ProjektmunkaHasonlítsuk össze a részlegeket fókuszálva arra, hogy az alkalmazottak mennyire vettek korábban részt projektmunkákban! Hányan igen és hányan nem? Van(nak) olyan részleg(ek), amelyik vezetője egyetlen alkalmazottat sem vont be projektmunkába? Van(nak) olyan részleg(ek), ahonnan mindenki csatlakozott? Vannak a feladatkiosztásban olyan aránytalanságok, amelyek kimutathatók és így a későbbiek során korrigálhatók? Készítsünk egy kimutatást arról, hogy részlegenként hány fő vett részt projektmunkában és mi a létszám! (Persze tudjuk, hogy nem minden munkakörből vonhatók be alkalmazottak.) Milyen projektjeink szoktak lenni? Van olyan részleg, ahol érdemes bővíteni a létszámot, esetleg átcsoportosítani oda erőforrást? Ezekre a kérdésekre keressük a választ.

Tervezés

Az Oracle HR sémában három tábla kapcsolódik a feladathoz: JOB_HISTORY, EMPLOYEES, DEPARTMENTS. A kapcsolatok fokszámai láthatók az alábbi ábrán. Egy részlegben több alkalmazott is lehet. Egy alkalmazott részt vehetett korábban több projektmunkában is.

Oracle HR séma

A DEPARTMENTS táblában található a részleg azonosítója ( DEPARTMENT_ID, kulcs) és neve ( DEPARTMENT_NAME). A többi adat most nem kell. 11 olyan részleg van, amihez tartozik alkalmazott.

A JOB_HISTORY tábla tárolja, hogy a már befejeződött projektekben ki ( EMPLOYEE_ID, külső kulcs) és melyik részlegből ( DEPARTMENT_ID, külső kulcs) vett részt. A dátumokat ( START_DATE, END_DATE) és a munkakör külső kulcsát ( JOB_ID) most nem használjuk. Minden projekt lezárt. 10 lezárt projekt van.

Az EMPLOYEES táblából szükséges az alkalmazott azonosítója ( EMPLOYEE_ID, kulcs), valamint részlegének azonosítója ( DEPARTMENT_ID, külső kulcs). A többi adatra most nincs szükség, de egy részletesebb – például név szerinti – kimutatáshoz már igen. 106 olyan alkalmazott van, akihez tartozik részleg (1-nek nincs).

Hozzunk létre négy oszlopból álló eredménytáblát: DEPARTMENT_ID, DEPARTMENT_NAME, COUNT_PROJECT_EMPLOYEES, COUNT_EMPLOYEES. Ennek áttekintésével választ kaphatunk a fenti kérdésekre.

1. megoldás

Induljunk ki abból, hogy a JOB_HISTORY táblában lévő DEPARTMENT_ID-hez hozzárendeljük a DEPARTMENTS táblából a DEPARTMENT_NAME-t. Ezekre csoportosítva könnyen aggregálható az adott részlegből projektmunkát végző alkalmazottak száma: COUNT_PROJECT_EMPLOYEES. Végül egy belső lekérdezés (összekapcsolva a JOB_HISTORY és az EMPLOYEES táblákat) megadja az adott részleg alkalmazotti létszámát. Az SQL lekérdezés:

SQL-megold1a

A részeredmény:

SQL-eredmeny1a

Ezután állítsuk elő a hiányzó adatokat! Tudjuk, hogy azokban a részlegekben, amelyek DEPARTMENT_ID-je nem szerepel a JOB_HISTORY táblában, de szerepel az EMPLOYEES táblában, azok léteznek, de nem „adtak” projektmunkára alkalmazottat (azaz COUNT_PROJECT_EMPLOYEES=0). Nevük és alkalmazottaik száma ugyanúgy megadható, ahogyan az előbb. Az SQL lekérdezés:

SQL-megold1b

A részeredmény:

SQL-eredmeny1b

A két részeredményt egyesíteni kell és egyben hasznos DEPARTMENT_NAME szerint növekvő sorrendbe rendezni az alábbi lekérdező paranccsal:

SQL-megold1c

Az eredmény:

SQL-eredmeny1c

2. megoldás

Kiindulhatunk abból is, hogy a DEPARTMENTS egy szótártábla, így közvetlenül hozzáférhető a DEPARTMENT_ID és a DEPARTMENT_NAME, de össze kell kapcsolni az EMPLOYEES táblával, hogy csak olyan részlegeket adjon vissza a lekérdezés, ahol van(nak) alkalmazott(ak). Az eredményhez szükséges további két oszlop könnyen aggregálható az adott részlegre vonatkozóan: a JOB_HISTORY táblában előforduló EMPLOYEE_ID-k száma adja a COUNT_PROJECT_EMPLOYEES-t (probléma nélkül tud 0 lenni) és az EMPLOYEES táblában előforduló EMPLOYEE_ID-k száma adja a COUNT_EMPLOYEES-t. A rendezés most is szükséges. Lényegesen tömörebb lekérdező parancsot kapunk:

SQL-megold2

Az eredményül kapott táblázat megegyezik az 1. megoldás eredményével.

A két megoldás teljesen különböző gondolatmenettel született. Mindkettőben vannak olyan elemek, amelyek – konkrét feladatból általánosítva – univerzálisan használhatók. Természetesen összehasonlítjuk a két megoldás végrehajtási tervét és részletesen elemezzük is.

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

A feladat a Java adatbázis-kezelő tanfolyam 9-12. óra: Oracle HR séma elemzése, 13-16. óra: Konzolos kliensalkalmazás fejlesztése JDBC alapon, 1. rész, 33-36. óra: Grafikus kliensalkalmazás fejlesztése JDBC alapon, 2. rész alkalomhoz kapcsolódik.

Skandináv lottó demóprogram

Skandináv lottó (heteslottó) demóprogramot tervezünk és írunk meg Java nyelven. Lépésenként mutatja meg, hogy mi történik a háttérben: hogyan állítja elő véletlenszerűen a lottószelvényt.

Az emlékezet egy logikai tömb. Ebben 36 elem van. A nulladik elem nem számít, és legyen a többi elem (1-35-ig indexelve) kezdetben mind hamis. A cél: legyen a tömbben pontosan 7 db igaz érték. Másképpen: a logikai tömb a lottószelvényen megjátszható számok kiválasztottságát jelöli, igen vagy nem. A heteslottó-szelvény 7 db 1 és 35 közötti különböző egész számból áll.

Mindig 1 és 35 közötti egész véletlenszámot tippelünk. Kezdetben jóSzámDb=0. Az első tipp biztosan jó és jóSzámDb=1. A többi tipp esetén vizsgálni kell, hogy már kiválasztott-e. Ha igen, akkor nincs teendőnk. Ha nem, akkor meg kell jegyezni (kiválasztottá kell tenni, azaz igazzá kell állítani a logikai tömbben) és a jóSzámDb++ (növelhető). Mindezt ciklusban ismételjük, amíg a jóSzámDb<7 feltétel teljesül (másképpen: amíg nincs elegendő kiválasztott szám a szelvényen). Mindez biztosítja az egyediséget, különbözőséget. Ha jóSzámDb==7, akkor kiírjuk a lottószelvényre kerülő számokat az alapján, hol (melyik indexen) van a logikai tömbben igaz érték.

Tekintsük át az alkalmazott módszer hátrányait és előnyeit. Hátrány, hogy 36 logikai érték szükséges ahhoz, hogy 7 különböző számot előállítsunk. Előny, hogy egyszerű az algoritmus (nem kell keresés és megszámolás programozási tétel) és nincs szükség rendezésre sem, mert a szakterületre jellemző „emelkedő számsorrend” a logikai tömb bejárásával önkéntelenül is adódik. Hangsúlyozzuk, hogy ez csupán egyetlen módszer a nagyon sok izgalmas közül, amikkel generálható egy véletlenszerű lottószelvény.

A megvalósítás, Java forráskód nagy egyszerű. Íme egy függvény, amely visszaadja azt kiválasztottságot jelölő logikai tömböt, amiből megfelelően indexelve kiíratható a véletlenszerűen generált lottószelvény:

Egy demóprogram, szimulációs program, oktatóprogram esetén nem is a konkrét feladat megoldása a cél/probléma. Sokkal inkább a lépésenkénti bemutatás, sok-sok konzolos kiírással vagy grafikus szemléltetéssel. Sokszor időzítővel késleltetjük, lassítjuk, gyorsítjuk a folyamatot, de előfordul az is, hogy rengetegszer megismételjük a tevékenységet és a kapott adatokat elemezzük, következtetünk belőlük. Most például a ciklust ki kell cserélni olyan léptetésre, ami a felhasználó kattintásához kötődik. Ha kéri a következő tippet a lottószelvényre, akkor megkapja. Ha nem kattint, akkor nem kapja meg. Az is egy csalás/lehetőség lenne, hogy a háttérben nem is logikai tömb adatszerkezet van, csupán a vizualizáció miatt tűnik annak.

Az elkészült demóprogram megvalósítja a fenti algoritmust. Az alábbi képernyőképeken végiglapozható a demóprogram működése. Nem is az algoritmus megvalósítása a kihívás és a cél, hanem a folyamat lépésenkénti megjelenítése. Java swing grafikus felület készült el.

 

A demóprogram Start állapottal indul. Olyan a lépésenként tesztesetek sorozata, hogy a lottószelvény nem sikerül rögtön elsőre. Az egyik szám már előfordult korábban. A demóprogram Stop állapottal ér véget. A demóprogram pénztárszalagszerűen időnként jelzi, hol tart éppen. A demóprogram képes egymás után több lottószelvényt is előállítani és az emlékezete egyetlen szelvényre korlátozódik.

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

A Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon, a szakmai modul Objektumorientált programozás témakörét követő 29-36. óra Grafikus felhasználói felület alkalmain már tudunk egyszerűbb szimulációs programot tervezni, kódolni, tesztelni. A Java EE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon, a szakmai modul 33-40. óra Java Server Pages alkalmain már a program böngészőben futó változatát is el tudjuk készíteni.