Linux网络相关概念和重要知识（5）（对会话和表示层的理解、网络计算器的实现）

目录

1.序列化和反序列化的协议实现

（1）基类实现

（2）子类实现

2.计算功能实现

3.TCPServer调用

4.对会话和表示层的理解

5.网络计算器相关代码

（1）myProtocol.hpp

（2）TcpServerMain.cc

（3）myProtocol.hpp

本文在前面TCPServer、线程池、日志已经实现的情况下，以网络计算器的实现为主线，重点理解OSI定义的七层模型，以及理解为什么后面精简到了五层。

1.序列化和反序列化的协议实现

客户端发消息前要对即将发出的字符串进行序列化，服务端收到字符串后要对字符串进行反序列化。之后执行完结果后同样需要序列化和反序列化的过程。除此之外，和之前的TCP服务没有区别了。

（1）基类实现

我们将公共部分提取出来，就是手动对json后的内容再次进行包装和解包的过程。

（2）子类实现

注意接收和回应的参数和返回值分别代表的含义即可，其余的都是字符串操作。

2.计算功能实现

接收结构化数据，返回结构化数据

3.TCPServer调用

利用前面实现好的类进行调用即可

4.对会话和表示层的理解

我们发现在代码中表示层和会话层都被嵌入进去了，而非冗余部分。表示层和会话层属于协议栈上层了，越往上，需求不一样，越难统一，因此表示层和会话层无法写到内核里，需要根据需求手动实现，并且表示层和会话层大多都有了相应的现成方案，大多数人只需要关注应用层即可。

因此，TCP/IP协议将上三层压成了一层，总体归为应用层，但事实上这三层永不可缺。

5.网络计算器相关代码

（1）myProtocol.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <fstream>



#include <jsoncpp/json/json.h> //json方案需要包含的头文件

using namespace std;

// 结构化数据
class DataInfo
{
public:
	DataInfo(int _x = 0, char _oper = 0, int _y = 0, int _result = 0, int _error = 0)
		: _x(_x), _oper(_oper), _y(_y), _result(_result), _error(_error)
	{
	}

	int _x;
	char _oper;
	int _y;
	int _result;
	int _error;
};

class myProtocol
{
protected:
	// myProtocol协议的一部分，专门用于信息的编码和解码
	string Encode(const string &message) // 专门负责encode
	{
		string encodedMessage = to_string(message.length()) + "\r\n" + message + "\r\n"; // 有效载荷长度+换行符+有效载荷+换行符
		return encodedMessage;
	}

	string Decode(const string &encodedMessage) // 专门负责decode
	{
		size_t first_pos = encodedMessage.find("\r\n"); // 查找第一个换行符
		if (first_pos == string::npos)
			return ""; // 如果没有找到第一个换行符，则返回空字符串

		int len = stoi(encodedMessage.substr(0, first_pos)); // 有效载荷长度

		if (encodedMessage.length() < first_pos + len + 4) // 如果有效载荷长度大于编码消息长度，则返回空字符串
			return "";

		return encodedMessage.substr(first_pos + 2, len); // 有效载荷
	}

public:
	virtual string Serialize(DataInfo &info) = 0;				// 序列化，同时进行编码
	virtual DataInfo Deserialize(const string &encodedMessage) = 0; // 反序列化，同时进行解码
	virtual ~myProtocol() = default;
};

class Request : public myProtocol
{
public:
	string Serialize(DataInfo &info) // 序列化，同时进行编码
	{
		Json::Value root;
		root["x"] = info._x;
		root["oper"] = info._oper;
		root["y"] = info._y;
		root["result"] = info._result; // 结果和错误码
		root["error"] = info._error;

		Json::StreamWriterBuilder writer;
		std::string json_string = Json::writeString(writer, root);

		return Encode(json_string); // 对json后的数据编码
	}

	DataInfo Deserialize(const string &encodedMessage) // 反序列化，同时进行解码
	{
		string str = Decode(encodedMessage); // 对json后的数据编码
		if (str.empty())
			return DataInfo(); // 反序列化失败，传入的数据不完整

		Json::Value root;
		Json::Reader reader;
		bool parsingSuccessful = reader.parse(str, root);
		if (!parsingSuccessful)
			return DataInfo();

		DataInfo info;
		info._x = root["x"].asInt();
		info._y = root["y"].asInt();
		info._oper = root["oper"].asInt();
		info._result = root["result"].asInt();
		info._error = root["error"].asInt();

		return info;
	}
};

class Response : public myProtocol
{
public:
	string Serialize(DataInfo &info) // 序列化，同时进行编码
	{
		Json::Value root;
		root["x"] = info._x;
		root["oper"] = info._oper;
		root["y"] = info._y;
		root["result"] = info._result; // 结果和错误码
		root["error"] = info._error;

		Json::StreamWriterBuilder writer;
		std::string json_string = Json::writeString(writer, root);

		return Encode(json_string); // 对json后的数据编码
	}

	DataInfo Deserialize(const string &encodedMessage) // 反序列化，同时进行解码
	{
		string str = Decode(encodedMessage); // 对json后的数据编码
		if (str.empty())
			return DataInfo(); // 反序列化失败，传入的数据不完整

		Json::Value root;
		Json::Reader reader;
		bool parsingSuccessful = reader.parse(str, root);
		if (!parsingSuccessful)
			return DataInfo();

		DataInfo info;
		info._x = root["x"].asInt();
		info._y = root["y"].asInt();
		info._oper = root["oper"].asInt();
		info._result = root["result"].asInt();
		info._error = root["error"].asInt();

		return info;
	}
};

（2）TcpServerMain.cc

#include "TcpServer.hpp"

int main()
{
    FILE_LOG(); // 打开日志文件，日志输出而非打印到屏幕，守护进程模式

    myDaemon(false, false);

	myCalculator calculator; // 创建一个计算器对象

	unique_ptr<TcpServer> server(make_unique<TcpServer>()); // 创建一个服务端对象

	server->start(); // 启动服务端

	return 0;
}

（3）myProtocol.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <fstream>



#include <jsoncpp/json/json.h> //json方案需要包含的头文件

using namespace std;

// 结构化数据
class DataInfo
{
public:
	DataInfo(int _x = 0, char _oper = 0, int _y = 0, int _result = 0, int _error = 0)
		: _x(_x), _oper(_oper), _y(_y), _result(_result), _error(_error)
	{
	}

	int _x;
	char _oper;
	int _y;
	int _result;
	int _error;
};

class myProtocol
{
protected:
	// myProtocol协议的一部分，专门用于信息的编码和解码
	string Encode(const string &message) // 专门负责encode
	{
		string encodedMessage = to_string(message.length()) + "\r\n" + message + "\r\n"; // 有效载荷长度+换行符+有效载荷+换行符
		return encodedMessage;
	}

	string Decode(const string &encodedMessage) // 专门负责decode
	{
		size_t first_pos = encodedMessage.find("\r\n"); // 查找第一个换行符
		if (first_pos == string::npos)
			return ""; // 如果没有找到第一个换行符，则返回空字符串

		int len = stoi(encodedMessage.substr(0, first_pos)); // 有效载荷长度

		if (encodedMessage.length() < first_pos + len + 4) // 如果有效载荷长度大于编码消息长度，则返回空字符串
			return "";

		return encodedMessage.substr(first_pos + 2, len); // 有效载荷
	}

public:
	virtual string Serialize(DataInfo &info) = 0;				// 序列化，同时进行编码
	virtual DataInfo Deserialize(const string &encodedMessage) = 0; // 反序列化，同时进行解码
	virtual ~myProtocol() = default;
};

class Request : public myProtocol
{
public:
	string Serialize(DataInfo &info) // 序列化，同时进行编码
	{
		Json::Value root;
		root["x"] = info._x;
		root["oper"] = info._oper;
		root["y"] = info._y;
		root["result"] = info._result; // 结果和错误码
		root["error"] = info._error;

		Json::StreamWriterBuilder writer;
		std::string json_string = Json::writeString(writer, root);

		return Encode(json_string); // 对json后的数据编码
	}

	DataInfo Deserialize(const string &encodedMessage) // 反序列化，同时进行解码
	{
		string str = Decode(encodedMessage); // 对json后的数据编码
		if (str.empty())
			return DataInfo(); // 反序列化失败，传入的数据不完整

		Json::Value root;
		Json::Reader reader;
		bool parsingSuccessful = reader.parse(str, root);
		if (!parsingSuccessful)
			return DataInfo();

		DataInfo info;
		info._x = root["x"].asInt();
		info._y = root["y"].asInt();
		info._oper = root["oper"].asInt();
		info._result = root["result"].asInt();
		info._error = root["error"].asInt();

		return info;
	}
};

class Response : public myProtocol
{
public:
	string Serialize(DataInfo &info) // 序列化，同时进行编码
	{
		Json::Value root;
		root["x"] = info._x;
		root["oper"] = info._oper;
		root["y"] = info._y;
		root["result"] = info._result; // 结果和错误码
		root["error"] = info._error;

		Json::StreamWriterBuilder writer;
		std::string json_string = Json::writeString(writer, root);

		return Encode(json_string); // 对json后的数据编码
	}

	DataInfo Deserialize(const string &encodedMessage) // 反序列化，同时进行解码
	{
		string str = Decode(encodedMessage); // 对json后的数据编码
		if (str.empty())
			return DataInfo(); // 反序列化失败，传入的数据不完整

		Json::Value root;
		Json::Reader reader;
		bool parsingSuccessful = reader.parse(str, root);
		if (!parsingSuccessful)
			return DataInfo();

		DataInfo info;
		info._x = root["x"].asInt();
		info._y = root["y"].asInt();
		info._oper = root["oper"].asInt();
		info._result = root["result"].asInt();
		info._error = root["error"].asInt();

		return info;
	}
};