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【计算机网络】应用层序列化

article 2024/9/25 21:30:18

一、序列化和反序列化

如果我们要实现一个网络版的加法器，需要把客户端的数据发给服务端，由服务端处理数据，再把处理结果发给客户端。

方案：

定义结构体来表示我们需要交互的信息
发送数据时将这个结构体按照一个规则转换成字符串, 接收到数据的时候再按照相同的规则把字符串转化回结构体。这个过程叫做 “序列化” 和 “反序列化”

只要保证一段发送的数据，另一端接收能够正确解析就行，这种约定就是应用层协议。

在这里插入图片描述
发送一条聊天消息，由3个字符串组成。序列化，将消息由多变一，方便传输。网络通信不需要关注具体是什么，只要传输的是字节流就行。反序列化，将消息由一变多，方便上层处理。

序列化：

#include <iostream>
#include <jsoncpp/json/json.h>
#include <string>
#include <fstream>

using namespace std;

struct stu
{
    string name;
    int age;
    double weight;
};

int main()
{
    // 结构化数据
    struct stu zs = {"张三", 18, 72};

    // 转换为字符串
    Json::Value root;
    root["name"] = zs.name;
    root["age"] = zs.age;
    root["weight"] = zs.weight;

    //Json::FastWriter writer;
    Json::StyledWriter writer;
    string str = writer.write(root);

    ofstream out("out.txt");
    if(!out.is_open())
    {
        cout << str;
        return 1;
    }
    out << str;
    out.close();
    
    return 0;
}

写入文件：
在这里插入图片描述

反序列化：

#include <iostream>
#include <jsoncpp/json/json.h>
#include <string>
#include <fstream>

using namespace std;

struct stu
{
    string name;
    int age;
    double weight;

    void Debug()
    {
        cout << name << endl;
        cout << age << endl;
        cout << weight << endl;
    }
};

int main()
{
    ifstream in("out.txt");
    if(!in.is_open()) return 1;
    char buffer[1024];
    in.read(buffer, sizeof(buffer));
    in.close();

    // 反序列化
    string json_string = buffer;
    Json::Value root;
    Json::Reader reader;
    bool res = reader.parse(json_string, root);
    (void)res;

    struct stu zs;
    zs.name = root["name"].asString();
    zs.age = root["age"].asInt();
    zs.weight = root["weight"].asDouble();

    zs.Debug();

    return 0;
}

在这里插入图片描述

二、重新理解 read、write、recv、send 和 tcp 为什么支持全双工

先回顾下read、write这些系统调用是怎么读、写的：
在这里插入图片描述
用户发送一段数据先到C缓冲区，然后通过系统调用交给操作系统的管理区，发送的数据到task_struct，根据fd在文件描述符表找到位置，再指向指定的struct file，然后把数据传输到缓冲区，缓冲区会把数据刷新到磁盘中。

在这里插入图片描述
用户在主机A发送消息给另一个用户主机B，消息序列化后通过系统调用到发送缓冲区，然后经过网络的每个分层到另一个主机，再自底向上到接收缓冲区，然后通过系统调用到应用层，再序列化变成用户可看到的消息。注意：系统调用让数据从用户层到发送缓冲区，或者从接收缓冲区到用户层，这个过程都是拷贝。所以，read、write等系统调用本质是拷贝函数。