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​​​ --- 斯蒂芬·金 《肖申克的救赎》---

从零开始掌握序列化

1 知识回顾2 服务器框架3 客户端框架4 运行测试

1 知识回顾

前面两篇文章学习中基础知识和三层结构的实现

我们学习了：

序列化与反序列化:

必要性：协议的本质是双方都认识的结构化数据，为了传输结构化的数据就需要进行序列化，为了从数据流中获取结构化数据就要进行反序列化！本质：序列化的本质是将结构化的数据转换成字符串，将字符串发送给客户端。客户端根据协议进行反序列化获取到结构化数据！序列化与反序列化的方法有很多种，可以自行编写也可以使用第三方库，比如JSON库

并且重新理解了TCP协议：

TCP协议

支持全双工通信：传输层会创建两个缓冲区：发送缓冲区和接收缓冲区。发送和接收是分开的，所以天然支持全双工通信函数本质：read , write , send , recv本质上都是拷贝函数！他们都是讲数据拷贝到缓冲区中，并不关心缓冲区中的数据何时以何种方式发送给对方，系统负责缓冲区的刷新！传输层是属于OS的，传输缓冲区的本质和文件缓冲区一样，在操作系统看起来都是向文件中进行刷新写入，用户不需要考虑！

最重要的是将Socket进行了程序重构，具体的细节在TCP协议中讲解过。这样将通信功能彻底解耦出来：

将socket系列操作分类封装,设计为基类，派生出Tcp和Udp两种具体的Socket！基类都需要进行创建socket文件 、进行绑定、 进入listen 、获取链接、 申请链接…由于两种类的操作方式不一致，所以基类只需要进行一个声明就可以，具体实现在派生类中完成！依照基础的方法进行组合就可以实现生成服务器端Socket和客户端Socket！

对应网络计算器的需求，我们设计了Request和Response两个结构体作为通信的协议！并且我们通过JSON库来进行协议内部的序列化与反序列化！为了保证可以获取完整的结构化数据，我们设计了独特的报文结构：

<code>len\r\n{json}\r\n这样可以保证从数据流中获取完整的报文结构！！！

2 服务器框架

服务器的框架是基于这样的三层结构实现的：

传输层<code>TcpServer:负责从Socket文件中获取链接，传输层不需要进行IO，获取到连接就让会话层通过连接获取数据！会话层Service:根据传输层给的连接，从Sockfd文件中读取数据，解析出报文结构中的数据字符串，然后通过协议分离出结构化数据。该层只负责数据的解析，数据的处理交给应用层进行！应用层Process：应用层是具有的业务逻辑，根据会话层解析出的数据，进行数据处理！这里使用的是网络计算器的业务逻辑，也就是执行加减乘除运算！

基于这样的结构我们上层的服务器代码逻辑是很好写的：

#include "TcpServer.hpp"

#include "Service.hpp"

#include "NetCal.hpp"

int main(int argc, char *argv[])

{ -- -->

if (argc != 2)

{

std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " local-port" << std::endl;

exit(0);

}

uint16_t port = std::stoi(argv[1]);

//业务层

NetCal cal;

Service ser(std::bind(&NetCal::Calculator , &cal , std::placeholders::_1));

//IO层

std::unique_ptr<TcpServer> tsvr = std::make_unique<TcpServer>(std::bind(&Service::IOExecute, &ser,

std::placeholders::_1,

std::placeholders::_2),

port);

//进入通信循环！

tsvr->Loop();

return 0;

}

可以看到我们只是使用了两次的bind绑定就实现了三层结构的实现，十分非简洁明了。只需等待客户端传入数据即可！

3 客户端框架

客户端的框架和服务端类似：

首先客户端在执行程序时需要传入服务器的IP地址和端口号！然后通过封装的Socket类创建客户端Socket文件！对于IP地址和端口号的处理都封装在了类方法中，使用起来十分简单快捷！

#include <iostream>

#include "Socket.hpp"

#include "Protocol.hpp"

using namespace socket_ns;

int main(int argc, char *argv[])

{

// 根据参数获取服务器IP 与 端口号

if (argc != 3)

{

std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " server-ip server-port" << std::endl;

exit(0);

}

std::string ip = argv[1];

uint16_t port = std::stoi(argv[2]);

// 工厂建立TcpSocket链接

SockSPtr sock = std::make_shared<TcpSocket>();

if (!sock->BuildClientSocket(ip, port))

{

std::cerr << "connect error!" << std::endl;

exit(1);

}

std::string packagestream;

//业务逻辑

while (true)

{

}

return 0;

}

接下来我们来进行客户端数据通信的逻辑：

基础数据的获取这里为了快捷直接使用随机数进行初始化！发送数据：根据协议快速构建Request，然后对其进行序列化，然后加入报头形成完整报文，发送给服务器接收数据：从Socket文件中读取数据流，去除报头，检查是否具有完整报文，有完整报文就进行反序列化得到Response，打印结果即可！！！

int main(int argc, char *argv[])

{

//...

srand(time(nullptr));

std::string arr = "+-*/%&^!";

std::string packagestream;

int cnt = 3;

while (cnt--)

{

// 传入数据

int x = rand() % 50;

usleep(1000);

int y = rand() % 50;

char oper = arr[y % arr.size()];

// 1. 构建request

auto req = Factory::BuildRequestDefault();

req->SetValue(x, y, oper);

// 2. 进行序列化

std::string jsonstr;

req->Serialize(&jsonstr);

std::cout << "jsonstr: " << jsonstr << std::endl;

// 3. 添加报头

std::string reqstr = Encode(jsonstr);

// 4. 发送数据

sock->Send(reqstr);

// 5. 接收数据

while (true)

{

ssize_t n = sock->Recv(&packagestream);

if (n <= 0)

break;

// 6. 去除报头

std::string resstr = Decode(packagestream);

std::cout << "resstr: " << resstr << std::endl;

if (resstr.empty())

continue;

auto res = Factory::BuildResponseDefault();

// 7. 反序列化

std::cout << "----------------"<<std::endl;

res->Deserialize(resstr);

res->PrintResult();

break;

}

}

return 0;

}

这样客户端逻辑就写好了！！！

4 运行测试

我们进行一下简单的测试首先注意因为我们使用JSON库编译时要加入对应的编译动态库选项：

.PHONY:all

all:calserver calclient

calserver:ServerMain.cc

g++ -o $@ $^ -std=c++14 -lpthread -ljsoncpp

calclient:ClientMain.cc

g++ -o $@ $^ -std=c++14 -ljsoncpp

.PHONY:clean

clean:

rm -rf calserver calclient

编译之后我们来看运行效果：

参照对应的ASCII码表：

可以验证结果是正确的！！！

这样网络计算机的小项目就完成了！！！