Linux编程网络基础(四)

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

一、应用层协议与序列化

在实际生活中，帮助我们解决实际问题，满足我们日常生活需要的网络程序，都是在应用层；
在读写数据时, 都是按字节流的⽅式来发送接收的. 如果我们要传输⼀些 “结构化的数据” 该怎么办？

二、为什么要进行序列化与反序列化

• 数据格式统一：不同的机器、操作系统和编程语言可能有不同的数据表示方式（如字节序、数据类型的大小等）。序列化可以将数据转换为一种标准格式，确保发送方和接收方都能正确解析。
• 跨平台和语言交互：在分布式系统中，不同的服务可能用不同的语言编写，运行在不同的平台上。序列化提供了一种通用的数据交换格式，使得这些服务可以互相通信。
• 网络传输：网络传输的数据必须是连续的字节序列。复杂的数据结构（如树、图、对象等）无法直接通过网络发送，必须先转换为字节流。
• 存储持久化：将数据序列化后可以保存到文件或数据库中，以便以后恢复。
  
  在双方通信中，只要保证, ⼀端发送时构造的数据, 在另⼀端能够正确的进行解析, 就是可以的. 这种约定, 就是应用层协议。

三、序列化反序列化的工具

四、理解TCP为什么支持全双工

什么是全双工？

• 半双工：通信双方可以相互通信，但不能同时收发数据（如对讲机）
• 全双工：通信双方可以同时收发数据（如电话）

• 在任何⼀台主机上，TCP连接既有发送缓冲区，⼜有接收缓冲区
• 这也是么⼀个tcpsockfd读写都是它的原因
• 实际数据什么时候发，发多少，出错了怎么办，由TCP控制，所以TCP叫做传输控制协议

内核缓冲区分离

对比常用读取发送函数：

五、面向字节流传输与面向数据报传输的异同

面向字节流：

• 提供可靠的、有序的、双向的字节流传输
• 面向连接（需要三次握手建立连接）
• 保证数据顺序（按发送顺序到达）
• 假设对方接收缓冲区只剩10字节容量，而我方发送缓冲区还有20字节内容待发送，那么会发送10字节内容给对方，这时报文就不完整了，需要应用层来保证数据报文的完整性

面向数据报：

• 提供不可靠的、无序的、独立的数据包传输
• 无连接（无需建立连接）
• 不保证顺序（可能乱序到达）
• 只会发送完整的报文，不会将报文分割

附：Jsoncpp

Jsoncpp 是⼀个⽤于处理 JSON 数据的 C++ 库。它提供了将 JSON 数据序列化为字符串以及从字符串反序列化为 C++ 数据结构的功能。

• 安装

ubuntu：sudo apt-get install libjsoncpp-dev Centos:sudo yum install jsoncpp-devel

• 序列化
  Jsoncpp提供了多种⽅式进⾏序列化：

使⽤ Json::Value 的 toStyledString ⽅法：

#include<iostream>#include<string>#include<sstream>#include<memory>#include<jsoncpp/json/json.h>intmain(){Json::Value root;root["name"]="joe";root["sex"]="男";Json::StreamWriterBuilder wbuilder;// StreamWriter的⼯⼚std::unique_ptr<Json::StreamWriter>writer(wbuilder.newStreamWriter());std::stringstream ss;writer->write(root,&ss);std::cout<<ss.str()<<std::endl;return0;}结果：{"name":"joe","sex":"男"}

使⽤ Json::StreamWriter ：

#include<iostream>#include<string>#include<sstream>#include<memory>#include<jsoncpp/json/json.h>intmain(){Json::Value root;root["name"]="joe";root["sex"]="男";Json::StreamWriterBuilder wbuilder;// StreamWriter的⼯⼚std::unique_ptr<Json::StreamWriter>writer(wbuilder.newStreamWriter());std::stringstream ss;writer->write(root,&ss);std::cout<<ss.str()<<std::endl;return0;}结果：{"name":"joe","sex":"男"}

使⽤ Json::FastWriter ：

#include<iostream>#include<string>#include<sstream>#include<memory>#include<jsoncpp/json/json.h>intmain(){Json::Value root;root["name"]="joe";root["sex"]="男";Json::FastWriter writer;std::string s=writer.write(root);std::cout<<s<<std::endl;return0;}结果：{"name":"joe","sex":"男"}

• 反序列化

使⽤ Json::Reader ：

#include<iostream>#include<string>#include<jsoncpp/json/json.h>intmain(){// JSON 字符串std::string json_string="{\"name\":\"张三\", \"age\":30,\"city\":\"北京\"}";// 解析 JSON 字符串Json::Reader reader;Json::Value root;// 从字符串中读取 JSON 数据boolparsingSuccessful=reader.parse(json_string,root);if(!parsingSuccessful){// 解析失败，输出错误信息std::cout<<"Failed to parse JSON: "<<reader.getFormattedErrorMessages()<<std::endl;return1;}// 访问 JSON 数据std::string name=root["name"].asString();intage=root["age"].asInt();std::string city=root["city"].asString();// 输出结果std::cout<<"Name: "<<name<<std::endl;std::cout<<"Age: "<<age<<std::endl;std::cout<<"City: "<<city<<std::endl;return0;}结果： Name:张三 Age:30City:北京