【ソケット通信】サーバーとクライアント間で二次元配列の情報を送受信する方法

Question

サーバーとクライアントで二次元配列のデータ(int[][]board)を送りたいと考えていますが、
キャストのをする必要があるのか、boardをフィールドにおいているからなのか、サーバーからクライアントに情報を送信できていない状態です…。

クライアントからサーバーのタイミングも同様のエラーが発生し、
送信側は、NumberFormatException、受信側はそのデータが受け取れずNullPointerExceptionが発生してしまいます。

サーバークライアント間で二次元配列をやり取りする方法を教えていただければ幸いです。
Communicatorクラスにおけるsend(int[][])/receveboardでエラーが発生している現状です。

また現状のコードの該当箇所はこちらです。

class Communicator implements AutoCloseable {
	private BufferedReader reader;
	private PrintWriter out;

	Communicator(Socket s) throws IOException {
		try {
			reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
			out = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);
		} catch (IOException e) {
			close();
		}
	}

	void send(Point point) throws IOException {
		out.println(point.col + "," + point.row);
	}

	void send(int[][] board) throws IOException {
		out.println(board);
	}

	Point receive() throws IOException {
		String line = reader.readLine();
		if (line == null)
			return null;
		String[] tokens = line.split(",");
		return new Point(Integer.parseInt(tokens[0]), Integer.parseInt(tokens[1]));
	}

	@Override
	public void close() throws IOException {
		if (out == null) {
			out.close();
			out = null;
		}
		if (reader == null) {
			reader.close();
			reader = null;
		}
	}

	public int[][] receiveboard() throws IOException {
		String board = reader.readLine();
		int[][] board2 = new int[8][8];
		if (board == null) {
			return null;
		}
		String[] board1 = board.split(",");
		for (int i = 0; i < 8; i++) {
			for (int j = 0; j < 8; j++) {
				board2[i][j] = Integer.parseInt(board1[i * 8 + j]);
			}
		}
		return board2;
	}


}

class Servers {
	
	static int[][] board = { //盤面 0=無し 1=黒 2=白 3=置ける
			{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },
			{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },
			{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },
			{ 0, 0, 0, 1, 2, 0, 0, 0 },
			{ 0, 0, 0, 2, 1, 0, 0, 0 },
			{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },
			{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },
			{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 } };
	
	public void runServer() {
		ResourceBundle rb = ResourceBundle.getBundle("Pro");
		System.out.println("クライアントの接続待ち");
		try (ServerSocket ss = new ServerSocket(Integer.parseInt(rb.getString("server_port")));
				Communicator comm = new Communicator(ss.accept());) {
			System.out.println("ゲームスタート");
			Point point = null;
			while (true) {
				point = comm.receive();
				comm.receiveboard();
				System.out.println("Client: 受信=" + point);
				
				printboard(board);
				
				comm.send(point);
				comm.send(board);

			} //mainループ
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			}
		}
	}

	

public class Server {
	public static void main(String[] args) {
		Servers sc = new Servers();
		sc.runServer();
	}
}

class Clients extends Servers {
	void runClient() {
		ResourceBundle rb = ResourceBundle.getBundle("Pro");
		System.out.println("サーバーの接続待ち");
		try (Communicator comm = new Communicator(
				new Socket(rb.getString("server_id"), Integer.parseInt(rb.getString("server_port"))));) {
			System.out.println("ゲームスタート");
			Point point = null;
			while (true) {
				System.out.println("Server: 送信=" + point);
				comm.send(point);
				comm.send(board);

				point = comm.receive();
				comm.receiveboard();
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			}
		}
	}
}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		Clients s2 = new Clients();
		s2.runClient();
	}
}

Answer 1

送受信しているモノが何なのかをイメージ出来ておられないように思います.

Point の送受信が出来ているのは,　send(Point) の

out.println(point.col + "," + point.row);

という処理と Point receive() の

String line = reader.readLine();
String[] tokens = line.split(",");
new Point(Integer.parseInt(tokens[0]), Integer.parseInt(tokens[1]));

という処理の間で「"X,Y<改行>" という文字列の生成・送受信・Pointオブジェクト化」の流れが出来ているからです.

これは例えば,

Point p = new Point(1,2);
System.out.println(point.col + "," + point.row);

とすると
1,2<改行>
と表示されることで送られる文字列を確認出来ますし,

String line = "1,2";
String[] tokens = line.split(",");
Point p = new Point(Integer.parseInt(tokens[0]), Integer.parseInt(tokens[1]));
System.out.println(p);

とすると p の中身が [1,2] であると表示されることで確認出来ます.

然るに, お作りになった send(int[][]) で out.println している内容を System.out.println で表示してみたら何が出るでしょうか. (その表示内容そのものが送信されています.)
int[][] receiveboard() の readLine() 部分をその表示内容にしたら board を再現できるでしょうか.

どんな文字列を送受信すれば board を再現できるかをお考えください.

#追記
文字列の送受信が出来ていれば, 以下のように2次元配列←→文字列の変換メソッドを用意することでやり易くなるかと思います.

package teratail.q246663;

public class ArrayToStringText {
  public static void main(String[] args) {
    int[][] board1 = new int[8][8];
    board1[3][3] = board1[4][4] = 1;
    board1[3][4] = board1[4][3] = 2;
    board1[2][4] = board1[3][5] = board1[4][2] = board1[5][3] = 3;

    print("board1 -----",board1);

    System.out.println("line -----");
    String line = createString(board1);
    System.out.println(line);

    int[][] board2 = createArray2D(line);
    print("board2 -----",board2);
  }
  static void print(String label, int[][] array) {
    System.out.println(label);
    for(int i=0;i<array.length; i++) {
      for(int j=0; j<array[i].length; j++)
        System.out.print(array[i][j]);
      System.out.println();
    }
  }

  /**
   * 2次元配列を数字列化.<br>
   * array2D.length と array2D[i].length が同じで無い場合, array2D[i].length の方が小さければ例外が発生するが,
   * 大きい場合は i >= array2D.length の範囲のデータは無視される.
   * @param array2D 2次元配列
   * @return 文字列化した配列データ
   */
  static String createString(int[][] array2D) {
    int w = array2D.length; //一辺の大きさ
    int size = (int)Math.pow(w,2); //全体の大きさ
    StringBuilder sb = new StringBuilder(size);
    for(int i=0; i<size; i++) sb.append((char)('0'+array2D[i/w][i%w]));
    return sb.toString();
  }
  /**
   * 数字列を2次元配列化.
   * @param line 数字列
   * @return 2次元配列
   * @throws IllegalArgumentException 正方形にならない場合
   */
  static int[][] createArray2D(String line) {
    int w = (int)Math.sqrt(line.length()); //一辺の大きさ
    if(Math.pow(w,2) != line.length()) throw new IllegalArgumentException(); //正方形のデータで無ければ例外
    int[][] array2D = new int[w][w];
    for(int i=0; i<line.length(); i++) array2D[i/w][i%w] = line.charAt(i)-'0';
    return array2D;
  }
}

board1 -----
00000000
00000000
00003000
00012300
00321000
00030000
00000000
00000000
line -----
0000000000000000000030000001230000321000000300000000000000000000
board2 -----
00000000
00000000
00003000
00012300
00321000
00030000
00000000
00000000

Comments

[anpan___]

再三にわたりありがとうございます！
的確なアドバイス感謝いたします。
非常にわかりやすいです！
一度いただいたアドバイスを参考にコードを修正してみます。

Answer 2

java.io.Serializable

Javaオブジェクトはjava.io.Serializableを実装することで、ネットワークに直接送受信することができます。そのためには、Reader/Writerではなく、java.io.ObjectInputStream/java.io.ObjectOutputStreamを使います。

PointとBoardクラスを定義します。java.io.Serializableを実装。フィールドの追加変更ごとにserialVersionUIDを変更すると(eclipseで手動生成)、シリアライズされたオブジェクトとクラスのバージョンが合わなければエラーにしてくれます。

import java.io.Serializable;

public class Point implements Serializable {
  private static final long serialVersionUID = -1802208115911716722L;

  final int row;
  final int col;

  public Point(int row, int col) {
    this.row = row;
    this.col = col;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "row : " + row + ", col : " + col;
  }

}

配列int[][]はすでにSerializableを実装しているのでBoardクラスは不要ですが、toString()を使いたいのでクラスでラップしました。

import java.io.Serializable;
import java.util.Arrays;

public class Board implements Serializable {
  private static final long serialVersionUID = 3430989485426974264L;

  int[][] board = { // 盤面 0=無し 1=黒 2=白 3=置ける
      { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, 
      { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, 
      { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, 
      { 0, 0, 0, 1, 2, 0, 0, 0 },
      { 0, 0, 0, 2, 1, 0, 0, 0 }, 
      { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, 
      { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, 
      { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 } };

  @Override
  public String toString() {
    return toString(this.board);
  }

  static String toString(int[][] board) {
    String tbl = "[";
    for (int[] row : board) {
      tbl += ((tbl.length() <= 1) ? "" : ",") + Arrays.toString(row);
    }
    return tbl + "]";
  }

}

クライアントとサーバーの送受信の例です。送信時にObjectOutputStream.flush();は必須。しなければ、データがバッファにたまったままで送信されない

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server_ {
  public static void main(String[] args) {
    Board board = new Board();
    Point point = new Point(20,59);
    try (ServerSocket serverSock = new ServerSocket(6066)) {
      try (Socket Sock = serverSock.accept();
          ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(Sock.getOutputStream());
          ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(Sock.getInputStream())) {

        out.writeUTF("This is Board Server.");
        out.flush();
        System.out.println(in.readUTF());

        out.writeObject(board);
        out.writeObject(board.board);
        out.writeObject(point);
        out.flush();
        
        out.writeUTF("Good bye.");
        out.flush();
        System.out.println(in.readUTF());
      }
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;

public class Client_ {
  public static void main(String[] args) {
    try (Socket sock = new Socket("localhost", 6066);
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(sock.getOutputStream());
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(sock.getInputStream())) {

      out.writeUTF("This is Board Client.");
      out.flush();
      System.out.println(in.readUTF());

      Board board = (Board)in.readObject();    
      int[][] boardArray = (int[][])in.readObject(); 
      Point point = (Point)in.readObject();
      
      System.out.println(board);
      System.out.println(Board.toString(boardArray));
      System.out.println(point);

      out.writeUTF("Good bye.");
      out.flush();
      System.out.println(in.readUTF());
    } catch (ClassNotFoundException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}