Johan Vos： 1995 年から Java に関わる。ソーシャル・ネットワーキング・ソフトウェア向けの Java ベース・ソリューションに取り組む LodgON の共同創設者。組込み開発とエンタープライズ開発の両方に熱心であり、徹底して JavaFX と Java EE を使用したエンド・ツー・エンドの Java に専念。 Java 8 Is Here 写真： TON HENDRIKS J avaFX が、Raspberry Pi 上 Java SE 8 を使用して、近距離で稼働する素晴らしいプラッ無線通信（NFC）対応型カード・トフォームであることは、すでリーダーとの通信、画面へのに実証されています。ステータス・メッセージの表示、組込みデバイスのクライアンバックエンド・システムへの情ト・サイド Java 開発に携わっ報送信を行う方法を説明しまていれば、おそらくJavaFX とす。 Raspberry Pi の相性のよさはご注：本記事で紹介するサン存知でしょう。組込みデバイスプルのソース・コードは https:// はキオスク端末環境で多用さ bitbucket.org/johanvos/ れます。その一例がカード・リー javafx-pi-nfc からダウンロードダーを接続した組込みデバイできます。スで、利用者は何ら対象システムのコンかのアクション（入準備万端ポーネント室許可を得る、支払 NFC 仕様では、デいを行う、融資を受現在の Java スけるなど）を開始すキルを活用して、バイス間の近距離無線通信（近接するために、カードを異なる環境に及るデバイス間の非スキャンする必要があります。ぶエンド・ツー・接触通信）に関する標準が多数定義世の中には、さまエンドのアプリされています。さまざまなカード・リーケーションを構ざまな種類のチッダー、カード、ププセット搭載型カーロトコルが存在し築できます。ドがありますが、本ます。本記事では、記事では MIFARE Raspberry Pi 用の ORACLE.COM/JAVAMAGAZINE ///////////////////////////// MARCH/APRIL 2014 DESFire カードを使用します。カード・リーダーは、 Raspberry Pi で標準的に動作するものを選択する必要があります。 Advanced Card Systems Ltd. 製の USB ベース・カード・リーダーである ACR122U は、広範に利用されているデバイスであり、Raspberry Pi に簡単に接続して、MIFARE カードを読み取ることができます。注：カード・リーダーは電力を大量に消費するため、 Raspberry Pi との接続には、電源付き USB ハブを使用することをお勧めします。視覚的なフィードバックを得るために、Raspberry Pi に画面を接続する必要があります。一般的な HDMI モニターをはじめ、車両やキオスク端末、コピー機に適した小型画面まで、さまざまな画面が販売されています。本記事で利用するセットアップ方法は一例です。 Raspberry Pi のセットアップこのプロジェクトのコードを実行するためには、実際に動作するセットアップが必要です。本記事で利用する Raspberry Pi 向けイメージはこちらからダウンロードできます。 ACR122U カード・リーダーをこのイメージと連携させるために、さらに 2 つのパッケージをインストールする必要があります。以下のコマンドを実行してインストールします。 sudo apt-get update sudo apt-get install libpcsclite1 pcscd Java のインストール Java SE 8 をダウンロードして、 Raspberry Pi にインストールします。 Java SE では javax. smartcardio パッケージを使用してスマート・カード・リーダー COMMUNITY JAVA IN ACTION JOHAN VOS 現在の Java スキルを活用して、組込みデバイスに接続されたカード・リーダーからバックエンド・システムに及ぶエンド・ツー・エンドのアプリケーションを作成する JAVA TECH Raspberry Pi 上で稼働する JavaFX と近距離無線通信 ABOUT US //embedded / blog 52 private StringProperty latestId = new SimpleStringProperty(" --- "); この単純なユーザー・インタフェー Task task = new Task() { … }; Thread thread = new Thread(task); thread.start(); この Task は以下の操作を実行します。 1. カード・リーダーを検出します。 2. カード・リーダーで認識されているカードを検出します。 3. そのカードの識別子を読み取ります。 4. latestId の値を更新します。 5. カードが離されるまで待機します。 6. ステップ 2 に戻ります。カード・リーダーの検出：カード・リーダーにアクセスするためには、TerminalFactory が必要です。javax.microcard パッケージの静的メソッドを使用して、デフォルトの TerminalFactory を取得できます。また、カード・リーダーの種類 ORACLE.COM/JAVAMAGAZINE ///////////////////////////// MARCH/APRIL 2014 リスト4 リスト5 リスト6 HBox hbox = new HBox(3); Label info = new Label("Last checkin by: "); Label latestCheckinLabel = new Label(); latestCheckinLabel.textProperty().bind(latestId); hbox.getChildren().addAll(info, latestCheckinLabel); Scene scene = new Scene(hbox, 400, 250); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); すべてのリストのテキストをダウンロードに応じた固有の TerminalFactory インスタンスを作成することもできます。デフォルトの TerminalFactory では、前項で Raspberry Pi にインストールした PC/SC スタックが使用されます。リスト 2 のコードの呼出しにより、TerminalFactory を取得します。次に、リスト 3 のコードにより terminalFactory を問い合わせて、インストールされているカード・リーダーを検出できます。この例ではセットアップが成功しており、cardTerminalList に 1 つの要素が含まれています。リスト 4 のコードを実行して、この 1 つの CardTerminal を取得します。カードの検出：カード・リーダーの参照を取得した後、カードの読取りを開始できます。カードの読取りは、リスト 5 のように無限ループを使用して実行します。なお、現実的には、読取りを停止する手段としてダミーのカードを使用することが考えられます。リーダーによってカードが検出されるまで、スレッドがブロックされます。カードの検出後は、次項で説明する方法によりカードを処理します。その後、カードが離されるまでスレッドが再度ブロックされます。カードの処理：カードがカード・リーダーの近距離にあることを検出したときに、handleCard メソッドを呼び出します。カードは読取り中にも離される可能性があるため、適切な例外処理も必要であることに注意してください。カードへの接続は、リスト 6 のコードを実行して取得できます。カードの識別子を読み取るためには、読取り中のカードの種類を把握する必要があります。カードの種類に応じて異なるアドレスに識別子が保管されます。この単純なデモでは、 MIFARE DESFire カードのみを対象としていますが、対応するカードの種類を増やすようにサンプルを拡張することも簡単です。読取り中のカードの種類に関する情報は、以下のようにカードの ATR （Answer To Reset）バイト・データを調べることで取得できます。 JAVA TECH java -Dsun.security.smartcardio .library=/path/to/libpcsclite.so JavaFX アプリケーションカード・リーダーと接続してカードを読み取る動作には、ある程度の時間がかかる場合があります。そのため、これらのタスクを JavaFX アプリケーション・スレッドのレベルで実行するのは得策ではありません。代わりに、カード・リーダーを処理し、JavaFX の標準的な手法でユーザー・インタフェースを更新する専用のスレッドを作成します。ユーザー・インタフェースの作成最後にスキャンされたカードの識別子を表示する、ごく単純なユーザー・インタフェースを作成します。この識別子は、以下のように StringProperty latestId に格納されます。スは、静的情報を含むラベルと最後にスキャンされたカードの識別子を含むラベルを並べた 1 つの HBox のみで構成されます。この HBox の作成方法をリスト 1 に示します。カード・リーダーとの通信：カード・リーダーと通信するスレッドを doCardReaderCommunication という関数内で作成します。この関数を JavaFX アプリケーションの start() メソッド内で呼び出します。以下のように JavaFX の Task が作成され、新しいスレッドに割り当てられた後、開始されます。リスト3 ABOUT US と通信できます。このパッケージはデフォルトで、システム上の PC/SC （Personal Computer/Smart Card）実装を検索します。必要な Linux パッケージを Raspberry Pi にインストールした後は、Java 仮想マシンから pcsclite ライブラリの場所を参照できるようにするだけです。そのためには、以下のようにシステム・プロパティ sun.security. smartcardio.library の値として pcsclite ライブラリの場所を設定します。リスト2 COMMUNITY リスト1 JAVA IN ACTION //embedded / blog 53 リスト7 Platform.runLater(new Runnable() { public void run() { latestId.setValue(uid); } このように処理を分離することで、カード・リーダーとの通信とユーザー・インタフェースのアクティビティが相互に阻害されないことも保証されます。バックエンドへのデータ送信：多くの場合、リーダーでカードがスキャンされた際には視覚的なフィードバックが必要です。また、場合によっては、バックエンド・システムに情報を送信する必要があります。次項では、データをバックエンドに送信するごく単純なクライアント・サーバー・モジュールを使用して、識別子を Raspberry Pi から Java EE 7 バックエンドに送信し、Web ページに表示し ORACLE.COM/JAVAMAGAZINE ///////////////////////////// MARCH/APRIL 2014 リスト10 リスト11 リスト12 JAVA IN ACTION static byte[] desfire = new byte[]{0x3b, (byte) 0x81, (byte) 0x80, 0x01, (byte) 0x80, (byte) 0x80}; すべてのリストのテキストをダウンロードます。JavaFX アプリケーションから REST ベース・バックエンド・システムへのデータ送信は、DataFX を使用して容易に実行できます。リスト 11 のコードは、識別子 uid を REST エンドポイント（http://192.168.1.6:8080/ webmonitor/rest/card/checkin）に送信します。この送信では、REST リクエスト内でフォームのパラメータを指定しているため、POST メソッドを使用します。新しい識別子を読み取るたびに、このメソッドを呼び出す必要があります。スレッド管理は DataFX によって行われるため、このメソッドは JavaFX アプリケーション・スレッドから呼び出す必要があります。したがって、latestId プロパティの値を設定するコード・ブロック内で、このメソッドを呼び出すことができます（リスト 12）。実際のアプリケーションでは、サーバーからクライアントに他の情報（カード利用者の実名など）も送信されると考えられます。クライアント・アプリケーションではこの情報を利用して、各利用者に合わせたユーザー・インタフェースを作成できます。バックエンド次に、REST リクエストを受信して Web ページに表示する、ごく単純なバックエンドを作成します。前提として、いつカードがスキャンされているかは Web ページの利用者にはわかりません。そのため、カードのスキャンが完了するたびに Web ページを動的に更新することは合理的です。動的な更新は、Java EE 7 の WebSocket API を利用して容易に実行できます。必要なコード量の少なさに驚くはずです。まずは Web ページの作成に取り掛かります。この Web ページは、 checkins という名前のブロック要素 JAVA TECH Arrays.equals( desfire, atr.getBytes()); リスト 7 に示すとおり、desfire は期待する情報を格納した静的バイト配列です。対応している種類のカード（つまり DESFire カード）である場合は、その識別子を問い合わせることができます。そのためには、カードの基本論理チャネル経由で APDU（アプリケーション・プロトコル・データ・ユニット）コマンドを送信し、レスポンスを読み取る必要があります。この一連の処理は javax.microcard パッケージを利用して行います（リスト 8）。このコードで渡している getAddress パラメータは、DESFire カードの識別子キオスク端末の基を読み取る方法本を定義した静的キオスク端末では、カーバイト配列です。このパラメータのド・リーダーが組込みデ宣言をリスト 9 にバイスに接続され、ユー示します。必要なバイト配列は、ザーがカードをスキャンカードの種類にして何らかのアクションよって異なります。を開始します。リスト9 ABOUT US ATR atr = card.getATR(); 次に、以下のように、この atr オブジェクト内のバイト・データを DESFire カードで期待されるバイト・データと比較します。 readable(byte[]) 関数は、バイト配列を人間に判読できる形式にするために、各バイト値を 16 進の String 表現に変換します（リスト 10）。これで、判読可能なカード識別子を作成できたので、次は、この識別子をユーザー・インタフェースに表示する必要があります。識別子の取得は、JavaFXアプリケーション・スレッドとは異なるスレッド（通信用スレッド）で行っています。そのため、通信用スレッドから直接 StringProperty latestId を変更するのではなく、以下のように JavaFX アプリケーション・スレッド上で変更を行う必要があります。リスト8 COMMUNITY //embedded / blog 54 ORACLE.COM/JAVAMAGAZINE ///////////////////////////// MARCH/APRIL 2014 リスト15 リスト16 function openConnection() { connection = new WebSocket('ws://localhost:8080/webmonitor/endpoint'); JAVA TECH } connection.onmessage = function(evt) { var date = new Date(); var chld = document.createElement("p"); chld.innerHTML = date + " :  " + evt.data; var messages = document.getElementById("checkins"); messages.appendChild(chld); }; すべてのリストのテキストをダウンロード WebSocket クライアントに識別子を送信するように変更できます（リスト 16）。まとめ本記事では、組込み Java アプリケーションの作成、単純な JavaFX ユーザー・インタフェースによるアプリケーションの強化、外部ハードウェア（カード・リーダー）への接続、 Java EE システムへの接続、そして HTML5 を使用した情報の視覚化を、いずれも容易に行えることを確認しました。基盤となるすべてのシステムで同じ Java SE コードが使用されます。そのため、開発者は現在の Java スキルを活用して、異なる環境に及ぶエンド・ツー・エンドのアプリケーションを構築できます。</article> ABOUT US （div）を含む単純な HTML ページを受信する専用メソッドは checkin です。このブロック要素内に識別子というパスに関連付けられます。まのリストと、各カードのスキャン実行た、この専用メソッドは、id という時のタイムスタンプを表示します。名前のフォーム・パラメータを受け HTML ページのロード時に、単取ります。このパラメータに識別子純なバックエンドを参照するが格納されています（リスト 14）。 WebSocket が作成されます。このこの情報を WebSocket クライア WebSocket 経由でメッセージが到着ント（例：前項で作成した単純なするたびに、checkins Web ページ）に送信すブロック要素の内容が再試してみようる場合は、WebSocket 設定されます。リスト 13 エンドポイントも登録す組込み Java アプリに示すコードにより、こる必要があります。1 つケーションの作成、の目的を容易に達成でのクラスに複数のアノ単純な JavaFX ユーきます。テーションを追加できこの HTML ページでるため、この目的でもザー・インタフェースは、localhost:8080/ CardHandler を利用でによるアプリケーショ webmonitor/endpoint きます。こうして、すべに対する WebSocket ンの強化、カード・リーてのバックエンド・コーが開かれます。一方、ドを単一のファイル内ダーへの接続、Java JavaFX アプリケーションに配置します。単一ファ EE システムへの接続、では、localhost:8080/ イルによる実装は、複 webmonitor/rest/card/ 雑な本番システムの場 HTML5 を使用した情 checkin に対して識別子合、おそらく最適では報の視覚化を容易にがプッシュされます。こありません。しかし本記れらのコンポーネントを事の実装から、REST と行うことができます。まとめるのが、単一ファ WebSocket を組み合わイルによるバックエンド・せた Java エンタープラシステムです。このバッイズ・アプリケーションクエンド・システムを CardHandler の構築がいかに簡単であるかがわかクラス内で実装します。ります。 CardHandler は REST エンドポ WebSocket エンドポイントで接続イントとなるため、javax.ws.rs. リクエストを受信したときには、作 core.Application を継承します。ま成されたセッションを Set に格納しまた、REST インタフェースの場所す。接続が閉じられるときには、この値が rest であることを示す @ のセッションを Set から削除します（リ ApplicationPath アノテーションがスト 15）。付加されます。このハンドラ自体はさらに、リスト 14 で作成した card というパスに登録され、識別子 checkin メソッドを、接続中のリスト14 COMMUNITY リスト13 JAVA IN ACTION //embedded / MORE ON TOPIC: Java 8 Is Here blog LEARN MORE • Raspberry Pi • JavaFX 55