/*
 ** This file is part of Filius, a network construction and simulation software.
 ** 
 ** Originally created at the University of Siegen, Institute "Didactics of
 ** Informatics and E-Learning" by a students' project group:
 **     members (2006-2007): 
 **         André Asschoff, Johannes Bade, Carsten Dittich, Thomas Gerding,
 **         Nadja Haßler, Ernst Johannes Klebert, Michell Weyer
 **     supervisors:
 **         Stefan Freischlad (maintainer until 2009), Peer Stechert
 ** Project is maintained since 2010 by Christian Eibl <filius@c.fameibl.de>
 **         and Stefan Freischlad
 ** Filius is free software: you can redistribute it and/or modify
 ** it under the terms of the GNU General Public License as published by
 ** the Free Software Foundation, either version 2 of the License, or
 ** (at your option) version 3.
 ** 
 ** Filius is distributed in the hope that it will be useful,
 ** but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied
 ** warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
 ** PURPOSE. See the GNU General Public License for more details.
 ** 
 ** You should have received a copy of the GNU General Public License
 ** along with Filius.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
package filius.software.transportschicht;

import java.util.LinkedList;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import filius.exception.SocketException;
import filius.exception.VerbindungsException;
import filius.software.system.InternetKnotenBetriebssystem;
import filius.software.vermittlungsschicht.IpPaket;

/**
 * Der UDP-Socket stellt die Schnittstelle zum Versenden von Segmenten zur Verfuegung, ohne eine Verbindung
 * herzustellen. Ausserdem wird jede Nachricht in genau einem Segment uebertragen.
 */
public class UDPSocket extends Socket {
    private static Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(UDPSocket.class);

    /** Liste eingehender Segmente */
    private final LinkedList<UdpSegment> puffer = new LinkedList<UdpSegment>();

    /**
     * Ob der Socket verbunden ist, d. h. Aufruf von verbinden() war erfolgreich und Socket wurde noch nicht durch
     * schliessen() geschlossen.
     */
    private boolean verbunden;
    private boolean stopListening;

    /**
     * Konstruktor zur Initialisierung des Sockets. Dazu wird das mit dem Socket verbundene Transport-Protokoll
     * initialisiert und ein beliebiger Port wird reserviert.
     * 
     * @param betriebssystem
     * @param zielAdresse
     * @param zielPort
     * @throws VerbindungsException
     */
    public UDPSocket(InternetKnotenBetriebssystem betriebssystem, String zielAdresse, int zielPort)
            throws VerbindungsException {
        super(betriebssystem, zielAdresse, zielPort, IpPaket.UDP);
        LOG.trace("INVOKED-2 (" + this.hashCode() + ") " + getClass() + " (UDPSocket), constr: UDPSocket("
                + betriebssystem + "," + zielAdresse + "," + zielPort + ")");
    }

    /**
     * Konstruktor zur Initialisierung des Sockets. Dazu wird das mit dem Socket verbundene Transport-Protokoll
     * initialisiert und ein bestimmter Port wird reserviert.
     * 
     * @param betriebssystem
     * @param zielAdresse
     * @param zielPort
     * @param lokalerPort
     *            ein bestimmter lokaler Port, der beim Betriebssystem reserviert werden soll. Dieser Parameter wird nur
     *            dann verwendet, wenn der Wert groesser 0 ist.
     * @throws VerbindungsException
     */
    public UDPSocket(InternetKnotenBetriebssystem betriebssystem, String zielAdresse, int zielPort, int lokalerPort)
            throws VerbindungsException {
        super(betriebssystem, zielAdresse, zielPort, IpPaket.UDP, lokalerPort);
        LOG.trace("INVOKED-2 (" + this.hashCode() + ") " + getClass() + " (UDPSocket), constr: UDPSocket("
                + betriebssystem + "," + zielAdresse + "," + zielPort + "," + lokalerPort + ")");
    }

    /**
     * Konstruktor zur Initialisierung eines Sockets mit Belegung eines bestimmten lokalen Ports aber ohne eine feste
     * Ziel-IP-Adresse. Diese wird beim Empfang eines Segments bestimmt.
     * 
     * @param betriebssystem
     * @param lokalerPort
     * @throws VerbindungsException
     */
    public UDPSocket(InternetKnotenBetriebssystem betriebssystem, int lokalerPort) throws VerbindungsException {
        super(betriebssystem, lokalerPort, IpPaket.UDP);
        LOG.trace("INVOKED-2 (" + this.hashCode() + ") " + getClass() + " (UDPSocket), constr: UDPSocket("
                + betriebssystem + "," + lokalerPort + ")");
    }

    /**
     * Pakete fuer diesen Socket werden ueber diese Funktion in den Puffer geschrieben.
     * 
     * @author carsten
     */
    @Override
    public void hinzufuegen(String startIp, int startPort, Segment segment) {
        LOG.debug("UDP data received from " + startIp + ":" + startPort + ", data: " + segment);
        zielIp = startIp;
        zielPort = startPort;

        synchronized (puffer) {
            puffer.add((UdpSegment) segment);
            puffer.notifyAll();
        }
    }

    /**
     * Methode zum Empfang einer Nachricht (entspricht in dieser Implementierung genau einem UDP-Segment) mit einem
     * Timeout. Wenn der Timeout vor eintreffen eines Datagramms auftritt, ist der Rueckgabewert 'null'.
     * 
     * @return gibt den empfangenen Datenstring zurueck.
     */
    public synchronized String empfangen(long millis) {
        LOG.trace("UDP receive on port " + lokalerPort + " (timeout: " + millis + ")");
        UdpSegment segment;

        synchronized (puffer) {
            if (puffer.size() < 1) {
                try {
                    puffer.wait(millis);
                } catch (InterruptedException e) {
                    LOG.debug("UDP socket interrupted");
                }
            }
            if (puffer.size() >= 1) {
                LOG.debug("UDP data received (local port {})", lokalerPort);
                segment = (UdpSegment) puffer.removeFirst();
                return segment.getDaten();
            } else {
                LOG.debug("no UDP data received (local port {})", lokalerPort);
                return null;
            }
        }
    }

    /**
     * Methode zum Empfang einer Nachricht (entspricht in dieser Implementierung genau einem UDP-Segment)
     * 
     * @return gibt den empfangenen Datenstring zurueck.
     */
    public synchronized String empfangen() {
        LOG.trace("(UDPSocket), empfangen()");
        return empfangen(0);
    }

    /** Methode zum Senden einer Nachricht ueber UDP */
    public synchronized void senden(String nachricht) {
        LOG.trace("(UDPSocket), senden(" + nachricht + ")");
        UdpSegment segment;

        segment = new UdpSegment();
        segment.setDaten(nachricht);
        segment.setQuellPort(lokalerPort);
        segment.setZielPort(zielPort);

        super.sende(segment);
    }

    /** Methode zum senden eines Broadcast Datagramms mit UDP */
    public synchronized void sendeBroadcast(String nachricht) {
        sendeBroadcast(null, nachricht);
    }

    public synchronized void sendeBroadcast(String quellIp, String nachricht) {
        LOG.trace("(UDPSocket), sendeBroadcast(" + nachricht + ")");
        UdpSegment segment;

        segment = new UdpSegment();
        segment.setDaten(nachricht);
        segment.setQuellPort(lokalerPort);
        segment.setZielPort(zielPort);

        protokoll.senden("255.255.255.255", quellIp, segment);
    }

    /**
     * Methode zum Schliessen eines Sockets. Der Port wird wieder freigegeben!
     */
    public void schliessen() {
        LOG.trace("(UDPSocket), schliessen()");
        stopListening = true;
        synchronized (puffer) {
            puffer.notifyAll();
        }
        if (verbunden) {
            austragenPort();
            verbunden = false;
        }
    }

    /**
     * Methode zum unterbrechen eines Methodenaufrufs zum empfangen eines Datagramms. Diese Methode wird beim Wechsel
     * vom Aktions- zum Entwurfsmodus aufgerufen.
     * 
     */
    public void beenden() {
        LOG.trace("INVOKED (" + this.hashCode() + ") " + getClass() + " (UDPSocket), beenden()");
        stopListening = true;
        synchronized (puffer) {
            puffer.notifyAll();
        }
    }

    public void verbinden() {
        LOG.debug("[port={}] start listening UDP", lokalerPort);

        if (!verbunden) {
            if (modus == PASSIV) {
                synchronized (puffer) {
                    while (puffer.size() <= 0 && !stopListening) {
                        try {
                            puffer.wait(100);
                        } catch (InterruptedException e) {}
                    }
                }
            }
            if (!stopListening) {
                try {
                    eintragenPort();
                    verbunden = true;
                } catch (SocketException e) {
                    LOG.debug("EXCEPTION (" + this.hashCode() + "): verbinden() NICHT erfolgreich", e);
                }
            }
        }
        LOG.debug("[port={}] stop listening UDP", lokalerPort);
    }

    public boolean istVerbunden() {
        LOG.trace("INVOKED (" + this.hashCode() + ") " + getClass() + " (UDPSocket), istVerbunden()");
        return verbunden;
    }

    public String getStateAsString() {
        if (this.istVerbunden()) {
            return "CONNECTED";
        } else {
            return "DISCONNECTED";
        }
    }

}
