3.1信息和編碼

通過套接字進(jìn)行發(fā)送和接收時(shí)，只能處理字節(jié)和字節(jié)數(shù)組。作為一種強(qiáng)類型語言，Java需要把其他數(shù)據(jù)類型（int，String等）顯式轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組。比如String類的getBytes()方法，是將一個(gè)Sring實(shí)例中的字符轉(zhuǎn)換成字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)方式。
注：語言有無類型，弱類型和強(qiáng)類型三種。其中，無類型不檢查，甚至不區(qū)分指令和數(shù)據(jù)；弱類型的檢查很弱，僅能嚴(yán)格的區(qū)分指令和數(shù)據(jù)；強(qiáng)類型的則嚴(yán)格的在編譯期進(jìn)行檢查。強(qiáng)類型語言在沒有強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化前，不允許兩種不同類型的變量相互操作。 如：double類型變量a，不經(jīng)過強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換那么程序int b = a是無法通過編譯。常用的強(qiáng)類型語言有Java、C# 、Apex和Python等。

3.1.1基本類型

計(jì)算機(jī)組成原理原碼補(bǔ)碼知識(shí)

3.1.2字符串和文本

我們可以將數(shù)字和boolean類型的數(shù)據(jù)表示成String類型，如“123478962”，“6.02e23”，“true”，“false”等。也可以通過調(diào)用getBytes（）方法，將一個(gè)字符串轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組。

3.2組合輸入輸出流

Java中與流相關(guān)的類可以組合起來從而提供強(qiáng)大的功能。例如，我們可以將一個(gè)Socket實(shí)例的OutputStream包裝在一個(gè)BufferedOutputStream實(shí)例中，這樣可以先將字節(jié)暫時(shí)緩存在一起，然后再一次全部發(fā)送到底層的通信信道中，以提高程序的性能。我們還能再將這個(gè)BufferedOutputStream實(shí)例包裹在一個(gè)DataOutputStream實(shí)例中，以實(shí)現(xiàn)發(fā)送基本數(shù)據(jù)類型的功能。

組合輸入輸出流圖解.png

在這個(gè)例子中，我們先將基本數(shù)據(jù)的值，一個(gè)一個(gè)寫入Data OutputStream中，DataOutputStream再將這些數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式寫入BufferedOutput-Stream并將三次寫入的數(shù)據(jù)緩存起來，然后再由BufferedOutputStream一次性地將這些數(shù)據(jù)寫入套接字的OutputStream，最后由OutputStream將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。在另一個(gè)終端，我們創(chuàng)建了相應(yīng)的組合InputStream，以有效地接收基本數(shù)據(jù)類型。

Java中的相關(guān)類.png

成幀與解析

這部分主要講的是流傳輸中對(duì)數(shù)據(jù)開始和結(jié)束邊界的處理，這也是為什么我們使用read()方法讀取-1，進(jìn)行判定讀到流結(jié)束的原因。（SOGa！）
成幀（framing）技術(shù)則解決了接收端如何定位消息的首尾位置的問題。無論信息是編碼成了文本、多字節(jié)二進(jìn)制數(shù)、或是兩者的結(jié)合，應(yīng)用程序協(xié)議必須指定消息的接收者如何確定何時(shí)消息已完整接收。
由于UDP套接字保留了消息的邊界信息，因此不需要進(jìn)行成幀處理（實(shí)際上，主要是DatagramPacket負(fù)載的數(shù)據(jù)有一個(gè)確定的長(zhǎng)度，接收者能夠準(zhǔn)確地知道消息的結(jié)束位置），而TCP協(xié)議中沒有消息邊界的概念，因此，在使用TCP套接字時(shí)，成幀就是一個(gè)非常重要的考慮因素（在TCP連接中，接收者讀取完最后一條消息的最后一個(gè)字節(jié)后，將受到一個(gè)流結(jié)束標(biāo)記，即read（）返回-1，該標(biāo)記指示出已經(jīng)讀取到了消息的末尾，非嚴(yán)格意義上來講，這也算是基于定界符方法的一種特殊情況）。
主要有兩種技術(shù)使接收者能夠準(zhǔn)確地找到消息的結(jié)束位置：

• 1、基于定界符：消息的結(jié)束由一個(gè)唯一的標(biāo)記指出，即發(fā)送者在傳輸完數(shù)據(jù)后顯式添加的一個(gè)特定字節(jié)序列，這個(gè)特殊標(biāo)記不能在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中出現(xiàn)（這也不是絕對(duì)的，應(yīng)用填充技術(shù)能夠?qū)ο⒅谐霈F(xiàn)的定界符進(jìn)行修改，從而使接收者不將其識(shí)別為定界符）。該方法通常用在以文本方式編碼的消息中。
• 2、顯式長(zhǎng)度：在變長(zhǎng)字段或消息前附加一個(gè)固定大小的字段，用來指示該字段或消息中包含了多少字節(jié)。該方法主要用在以二進(jìn)制字節(jié)方式編碼的消息中。
• 基于定界符的方法
  通常用在以文本方式編碼的消息中：定義一個(gè)特殊的字符或字符串來標(biāo)識(shí)消息的結(jié)束。接收者只需要簡(jiǎn)單地掃描輸入信息（以字節(jié)的方式）來查找定界序列，并將定界符前面的字符串返回。這種方法的缺點(diǎn)是消息本身不能包含有定界字符，否則接收者將提前認(rèn)為消息已經(jīng)結(jié)束。在基于定界符的成幀方法中，發(fā)送者要保證滿足這個(gè)先決條件。幸運(yùn)的是，填充（stuffing）技術(shù)能夠?qū)ο⒅谐霈F(xiàn)的定界符進(jìn)行修改，從而使接收者不將其識(shí)別為定界符。在接收者掃描定界符時(shí)，還能識(shí)別出修改過的數(shù)據(jù)，并在輸出消息中對(duì)其進(jìn)行還原，從而使其與原始消息一致。這個(gè)技術(shù)的缺點(diǎn)是發(fā)送者和接收者雙方都必須掃描消息。
• 基于長(zhǎng)度的方法
  更簡(jiǎn)單一些，不過要使用這種方法必須知道消息長(zhǎng)度的上限。發(fā)送者先要確定消息的長(zhǎng)度，將長(zhǎng)度信息存入一個(gè)整數(shù)，作為消息的前綴。消息的長(zhǎng)度上限定義了用來編碼消息長(zhǎng)度所需要的字節(jié)數(shù)：如果消息的長(zhǎng)度小于256字節(jié)，則需要1個(gè)字節(jié)；如果消息的長(zhǎng)度小于65 536字節(jié)，則需要2個(gè)字節(jié)等。
  代碼實(shí)現(xiàn)：
  定義的Framer接口。它有兩個(gè)方法：frameMsg（）方法用來添加成幀信息并將指定消息輸出到指定流，nextMsg（）方法則掃描指定的流，從中抽取出下一條消息。
  Frame.java

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
 
public interface Framer {
  void frameMsg(byte[] message, OutputStream out) throws IOException;
  byte[] nextMsg() throws IOException;
}

DelimFramer.java類實(shí)現(xiàn)了基于定界符的成幀方法，其定界符為“換行”符（“\n”，字節(jié)值為10）。frameMethod（）方法并沒有實(shí)現(xiàn)填充，當(dāng)成幀的字節(jié)序列中包含有定界符時(shí)，它只是簡(jiǎn)單地拋出異常。nextMsg（）方法掃描流，直到讀取到了定界符，并返回定界符前面的所有字符，如果流為空則返回null。如果累積了一個(gè)消息的不少字符，但直到流結(jié)束也沒有找到定界符，程序?qū)伋鲆粋€(gè)異常來指示成幀錯(cuò)誤。
DelimFramer.java

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.EOFException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
 
public class DelimFramer implements Framer {
 
  private InputStream in;        // 數(shù)據(jù)來源
  private static final byte DELIMITER = '\n'; // 定界符
 
  public DelimFramer(InputStream in) {
    this.in = in;
  }
 
  public void frameMsg(byte[] message, OutputStream out) throws IOException {
    for (byte b : message) {
      if (b == DELIMITER) {
        //如果在消息中檢查到界定符，則拋出異常
        throw new IOException("Message contains delimiter");
      }
    }
    out.write(message);
    out.write(DELIMITER);
    out.flush();
  }
 
  public byte[] nextMsg() throws IOException {
    ByteArrayOutputStream messageBuffer = new ByteArrayOutputStream();
    int nextByte;
 
    while ((nextByte = in.read()) != DELIMITER) {
      //如果流已經(jīng)結(jié)束還沒有讀取到定界符
      if (nextByte == -1) { 
        //如果讀取到的流為空，則返回null
        if (messageBuffer.size() == 0) { 
          return null;
        } else { 
          //如果讀取到的流不為空，則拋出異常
          throw new EOFException("Non-empty message without delimiter");
        }
      }
      messageBuffer.write(nextByte); 
    }
 
    return messageBuffer.toByteArray();
  }
}

LengthFramer.java類實(shí)現(xiàn)了基于長(zhǎng)度的成幀方法，適用于長(zhǎng)度小于65 535（216-1）字節(jié)的消息。發(fā)送者首先給出指定消息的長(zhǎng)度，并將長(zhǎng)度信息以big-endian順序存入兩個(gè)字節(jié)的整數(shù)中，再將這兩個(gè)字節(jié)放在完整的消息內(nèi)容前，連同消息一起寫入輸出流。在接收端，我們使用DataInputStream以讀取整型的長(zhǎng)度信息；readFully（）方法將阻塞等待，直到給定的數(shù)組完全填滿，這正是我們需要的。值得注意的是，使用這種成幀方法，發(fā)送者不需要檢查要成幀的消息內(nèi)容，而只需要檢查消息的長(zhǎng)度是否超出了限制。
LengthFramer.java

import java.io.DataInputStream;
import java.io.EOFException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
 
public class LengthFramer implements Framer {
  public static final int MAXMESSAGELENGTH = 65535;
  public static final int BYTEMASK = 0xff;
  public static final int SHORTMASK = 0xffff;
  public static final int BYTESHIFT = 8;
 
  private DataInputStream in;
 
  public LengthFramer(InputStream in) throws IOException {
    this.in = new DataInputStream(in);    //數(shù)據(jù)來源
  }
 
  //對(duì)字節(jié)流message添加成幀信息，并輸出到指定流 
  public void frameMsg(byte[] message, OutputStream out) throws IOException {
    //消息的長(zhǎng)度不能超過65535
    if (message.length > MAXMESSAGELENGTH) {
      throw new IOException("message too long");
    }
    out.write((message.length >> BYTESHIFT) & BYTEMASK);
    out.write(message.length & BYTEMASK);
    out.write(message);
    out.flush();
  }
 
  public byte[] nextMsg() throws IOException {
    int length;
    try { 
      //該方法讀取2個(gè)字節(jié)，將它們作為big-endian整數(shù)進(jìn)行解釋，并以int型整數(shù)返回它們的值
      length = in.readUnsignedShort(); 
    } catch (EOFException e) { // no (or 1 byte) message
      return null;
    }
    // 0 <= length <= 65535
    byte[] msg = new byte[length];
    //該方法處阻塞等待，直到接收到足夠的字節(jié)來填滿指定的數(shù)組
    in.readFully(msg); //
    return msg;
  }
}