Schlagwort: Softwareentwicklung

RandomNumberGenerator-Implementierung in C# für random.org 👍 👎

In einem früheren Beitrag zum Thema (Pseudo-)Zufallszahlen in C# hatte ich bereits die Klassen Random und RNGCryptoServiceProvider vorgestellt. Letztere leitet dabei von der abstrakten Klasse RandomNumberGenerator ab, welche wir im Folgenden ebenfalls als Basis für eine Klasse verwenden werden.

Unsere Klasse soll die Werte jedoch nicht selbst erzeugen, sondern vom Anbieter random.org über dessen Schnittstelle auf Basis von JSON-RPC beziehen. Der Dienst ist – zumindest derzeit und in gewissen Grenzen – kostenlos, wobei ein API-Schlüssel benötigt wird, den ihr dem Konstruktor der Klasse übergeben müsst.

Hinweis: Ich möchte vor der eigentlichen Implementierung noch darauf hinweisen, dass dieser Beitrag weder die Güte der darüber ermittelten (Pseudo-)Zufallszahlen noch die Vertrauenswürdigkeit des Anbieters bewerten soll. Dieser Beitrag soll lediglich eine sehr einfache und beispielhafte Implementierung für den Fall aufzeigen, dass ihr euch eben für diese Nutzung (beispielsweise für weniger kritische Daten oder aus reinem Interesse) entschieden habt.
Klasse implementieren
01020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243
public class RandomOrg : RandomNumberGenerator {    private const string ApiMethod = "generateIntegers";    private const string ApiUrl = "https://api.random.org/json-rpc/1/invoke";    private const string ApiVersion = "2.0";
private readonly string apiKey;
public RandomOrg(string apiKey) { this.apiKey = apiKey; }
public override void GetBytes(byte[] data) { Array.Copy(this.SendRequest(data.Length), data, data.Length); }
public override void GetNonZeroBytes(byte[] data) { Array.Copy(this.SendRequest(data.Length, 1), data, data.Length); }
private byte[] SendRequest(int n, byte min = 0) { using(WebClient webClient = new WebClient()) { JavaScriptSerializer js = new JavaScriptSerializer();
dynamic data = js.Deserialize<dynamic>(webClient.UploadString(ApiUrl, js.Serialize(new { jsonrpc = ApiVersion, method = ApiMethod, @params = new { apiKey = this.apiKey, n = n, min = min, max = 255 }, id = DateTime.Now.Ticks })));
if(data.ContainsKey("error")) { throw new Exception(data["error"]["message"]); }
return Array.ConvertAll((object[]) data["result"]["random"]["data"], Convert.ToByte); } }}
Die eigentliche Verwendung gestaltet sich nun kompatibel zur Basisklasse RandomNumberGenerator und entsprechend einfach. Um beispielsweise ein byte-Feld mit fünf Zahlen zu befüllen, kann folgender Aufruf dienen:
Klasse verwenden
01020304
using(RandomOrg numberGenerator = new RandomOrg("@ToDo")) {  // API-Schlüssel eintragen    byte[] randomNumbers = new byte[5];    numberGenerator.GetBytes(randomNumbers);}

Zeitserver mit C# abfragen 👍 👎

Im Folgenden möchte ich drei Möglichkeiten vorstellen, wie man mit C# über ein Netzwerk eine Zeitangabe abrufen kann. Es gilt zu beachten, dass es sich um sehr reduzierte Beispiele handelt und beispielsweise keine umfassende Fehlerbehandlung berücksichtigt wird. Wir verwenden standardmäßig jeweils einen Server des NIST.

Time Protocol

Beim Time Protocol handelt es sich um ein sehr einfaches (und etwas betagtes) Protokoll. Der Dienst steht für gewöhnlich unter Port 37 zur Verfügung. Details zum Protokoll können in RFC 868 nachgelesen werden.

Methode zur Zeitabfrage per Time Protocol
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public static DateTime GetTime(string host = "time.nist.gov", int port = 37) {    using(TcpClient client = new TcpClient(host, port)) {        using(NetworkStream networkStream = client.GetStream()) {            // Antwort lesen            byte[] timeBuffer = new byte[4];            networkStream.Read(timeBuffer, 0, timeBuffer.Length);
// Byte-Reihenfolge ggf. umkehren if(BitConverter.IsLittleEndian) { Array.Reverse(timeBuffer); }
return new DateTime(1900, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc) .AddSeconds(BitConverter.ToUInt32(timeBuffer, 0)) .ToLocalTime(); } }}

Daytime Protocol

Beim Daytime Protocol verhält es sich ähnlich, ist jedoch textbasiert. Der Dienst steht für gewöhnlich unter Port 13 zur Verfügung. Details zum Rückgabeformat können in RFC 867 und der Dienstbeschreibung des NIST nachgelesen werden – wir werden uns auf den minimalen Part (Datum und Uhrzeit) beschränken.

Methode zur Zeitabfrage per Daytime Protocol
010203040506070809101112131415161718
public static DateTime GetDaytime(string host = "time.nist.gov", int port = 13) {    using(TcpClient client = new TcpClient(host, port)) {        using(StreamReader streamReader = new StreamReader(client.GetStream())) {            // Antwort lesen und auftrennen            string[] response = streamReader.ReadToEnd().Split(' ');
// Datum und Uhrzeit ermitteln int[] date = Array.ConvertAll(response[1].Split('-'), Int32.Parse); int[] time = Array.ConvertAll(response[2].Split(':'), Int32.Parse);
return new DateTime( CultureInfo.CurrentCulture.Calendar.ToFourDigitYear(date[0]), date[1], date[2], time[0], time[1], time[2], DateTimeKind.Utc ).ToLocalTime(); } }}

Network Time Protocol (NTP)

Beim Network Time Protocol handelt es sich um einen weit verbreiteten Standard zur Zeitsynchronisierung in Computernetzwerken über Port 123. Details zum Protokoll können in RFC 5905 nachgelesen werden – wir werden uns wieder auf einen minimalen Teil beschränken. Als Server bietet sich hier natürlich auch die PTB an.

Methode zur Zeitabfrage per NTP
01020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031323334353637
public static DateTime GetNetworkTime(string host = "time.nist.gov", int port = 123) {    using(UdpClient client = new UdpClient()) {        client.Connect(host, port);
// Anfrage senden const byte header = ( (0 << 6) // LI = 0 (keine Warnung; zur Verdeutlichung ausformuliert) | (4 << 3) // VN = 4 (Version) | (3 << 0) // Mode = 3 (Client) ); // 00_100_011
byte[] request = new byte[48];
request[0] = header;
client.Send(request, request.Length);
// Antwort lesen IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0); byte[] response = client.Receive(ref endPoint);
// Daten ab Offset aus ggf. umgekehrter Byte-Reihenfolge ermitteln const int offset = 40; const int size = sizeof(uint);
if(BitConverter.IsLittleEndian) { Array.Reverse(response, offset, size); Array.Reverse(response, offset + size, size); }
ulong integerPart = BitConverter.ToUInt32(response, offset); ulong fractionalPart = BitConverter.ToUInt32(response, offset + size);
return new DateTime(1900, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc) .AddMilliseconds((integerPart * 1000) + (fractionalPart * 1000 / UInt32.MaxValue)) .ToLocalTime(); }}
Insbesondere bei diesem letzten Beispiel möchte ich noch einmal explizit darauf hinweisen, dass es sich um eine sehr reduzierte Implementierung handelt. Die Rückgabe erfolgt bei allen Beispielen jeweils bereits in lokaler Zeit.

Parameter einer Java-Methode per Reflexion ermitteln 👍 👎

Für ein kleines Projekt (mehr dazu in einem separaten Beitrag) war es notwendig, die Parameter von Methoden per Reflexion in Java zu ermitteln. Die entsprechende Funktionalität findet sich im Paket java.lang.reflect.
Parameter einer Java-Methode per Reflexion ermitteln
0102030405060708091011121314151617181920
public static List<Map<String,String>> GetMethodParameterList(    String typeName,    String methodName) throws ClassNotFoundException {    List<Map<String,String>> methodList = new ArrayList<>();
for(Method method : Class.forName(typeName).getMethods()) { if(method.getName().equals(methodName)) { HashMap<String,String> parameterList = new HashMap<>();
for(Parameter parameter : method.getParameters()) { parameterList.put(parameter.getName(), parameter.getType().getCanonicalName()); }
methodList.add(parameterList); } }
return methodList;}
Ähnlich zu LINQ bei C# gibt es für Java sogenannte Streams; wir können obige Implementierung damit beispielsweise wie folgt unter einem funktionalem Paradigma schreiben:
Implementierung mit Java-Streams
010203040506070809101112
public static List<Map<String,String>> GetMethodParameterList(    String typeName,    String methodName) throws ClassNotFoundException {    return Stream.of(Class.forName(typeName).getMethods())        .filter(m -> m.getName().equals(methodName))        .map(m -> Stream.of(m.getParameters()).collect(Collectors.toMap(            k -> k.getName(),            v -> v.getType().getCanonicalName()        )))        .collect(Collectors.toList());}
Die Verwendung gestaltet sich jeweils identisch:
Methode verwenden und Ergebnis auf der Standardausgabe ausgeben
01020304050607
List<Map<String,String>> methodList = GetMethodParameterList(typeName, methodName);
for(Map<String,String> parameterList : methodList) { for(Map.Entry<String,String> parameter : parameterList.entrySet()) { System.out.println(parameter.getValue() + " " + parameter.getKey()); }}
Es gilt schließlich noch eine kleine Besonderheit zu berücksichtigen: Standardmäßig stehen die Bezeichner der Parameter unter Java nicht zur Verfügung, sondern würden schlicht durchnummeriert. Um die tatsächlichen Bezeichner zu erhalten, muss mit der Option -parameters kompiliert werden. Verbreitete Entwicklungsumgebungen wie Eclipse oder NetBeans bieten hierfür entsprechende Einstellungen.

Wir bereits früher angekündigt werde ich zur Reflexion in C# noch einen etwas ausführlicheren Beitrag schreiben und dann dort eine entsprechende Implementierung ähnlicher Funktionalität vorstellen.

Wissen(schaft)spodcasts 👍 👎

In früheren Beiträgen hatte ich bereits ein paar Podcast-Empfehlungen ausgesprochen und auf mein Feedreader-Projekt hingewiesen, welches ebenfalls einige Podcasts aus verschiedenen Themenbereichen bereithält.

Mit diesem Beitrag möchte ich darüber hinaus gerne auf Wissenschaftspodcasts hinweisen. Diese Seite wurde von einigen Podcastern aus dem Bereich der Wissenschafts- und Wissensvermittlung ins Leben gerufen. Zu den Gründern gehören u. a. auch Nicolas Wöhrl von methodisch inkorrekt und Markus Völter von omega tau – beides Podcasts, die ich schon seit sehr langer Zeit verfolge und auch hier bereits beworben habe.

Die von den genannten und weiteren Personen eröffnete Seite bietet nun eine Sammlung verschiedenster Podcasts aus den Bereichen Wissen und Wissenschaft. Das Themenspektrum ist breit abgedeckt und reicht von Archäologie, Geschichte und Technik über Astronomie, Forschung im Allgemeinen und Speziellen bis hin zu Mathematik und Naturwissenschaften. Ich gehe also davon aus, dass für (fast) alle meiner – sicherlich hauptsächlich technisch interessierten – Besucher etwas dabei sein dürfte. Ihr könnt darüber hinaus auch neue Vorschläge einreichen.

Da mir die Vermittlung von Wissen und das Gespräch über wissenschaftliche Erkenntnisse persönlich äußerst wichtige Angelegenheiten sind, würde ich mich sehr freuen, wenn ihr etwas Passendes findet und die Seite(n) weiterempfehlt. Der Vollständigkeit wegen möchte ich abschließend noch kurz darauf hinweisen, dass ich mit den genannten Seiten in keiner weiteren Verbindung außer als Zuhörer einiger Podcasts stehe.

Hintergrundaufgaben unter ASP.NET ausführen 👍 👎

Im Vergleich zu manch anderen Laufzeitumgebungen für Web-Anwendungen ist es bei ASP.NET auch hier recht einfach, Aufgaben im Hintergrund (beispielsweise über separate Threads) auszuführen. Obwohl das grundsätzlich jederzeit sehr einfach – abgesehen von den inhärenten Schwierigkeiten, die Nebenläufigkeit mit sich bringen kann – möglich ist, ist das einfache Vorgehen, wie man es aus dem Desktop-Bereich kennt, fehleranfällig.

Im einfachsten Fall würde man asynchron per Task.Run(…) (als mit häufig genutzten Standardwerten vorbelegte Abkürzung für Task.Factory.StartNew(…)) zur Verwendung des Standard-Thread-Pools oder manuell per Thread-Klasse arbeiten. Dies ist jedoch insofern problematisch, als dass die ASP.NET-Anwendungsdomäne davon nicht benachrichtigt wird und daher beispielsweise einerseits auf die Beendigung des Vorgangs nicht gewartet und andererseits auf das Herunterfahren des Arbeitsprozesses nicht reagiert werden kann.

Bereits seit längerer Zeit werden daher u. a. die beiden Methoden RegisterObject und UnregisterObject der HostingEnvironment-Klasse zur Verfügung gestellt, deren Verwendung jedoch etwas umständlich ist und auf Grund neuerer Möglichkeiten, die gleich im Anschluss vorgestellt werden, an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt werden soll. Wir verwenden stattdessen die seit .NET 4.5.2 verfügbare QueueBackgroundWorkItem-Methode:
Hintergrundaufgabe hinzufügen
010203
HostingEnvironment.QueueBackgroundWorkItem(cT => {    /* Implementierung der Aufgabe */});
Etwas ungeschickt ist es jedoch, wenn dies beispielsweise in einem separaten Projekt ausgelagert werden soll, um jeweils von einer Desktop- und Web-Anwendung darauf zuzugreifen – außerhalb der ASP.NET-Laufzeitumgebung ist die Verwendung dieser Methode nämlich nicht möglich. Daher stellen wir für diesen Fall eine Alternative zur Verfügung, um zumindest ähnliches Verhalten für alle Anwendungsfälle zur Verfügung zu stellen:
Hilfsmethode (inkl. Fallback) implementieren
010203040506070809101112
public static class TaskUtility {    public static void DoBackgroundWork(        Action<CancellationToken> action,        CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken)    ) {        if(HostingEnvironment.IsHosted) {            HostingEnvironment.QueueBackgroundWorkItem(action);        } else {            Task.Run(() => action(cancellationToken), cancellationToken);        }    }}
Hilfsmethode verwenden
010203
TaskUtility.DoBackgroundWork(cT => {    /* Implementierung der Aufgabe */});
Alternativ wäre es natürlich auch möglich, nur die eigentliche Aufgabe auszulagern und dann anwendungsspezifisch zu starten. Weiterführende Informationen zur Verwendung des CancellationToken stellt das MSDN insbesondere über die Struktur CancellationToken und die Klasse CancellationTokenSource zur Verfügung.

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