Android使用socket进行二进制流数据传输
目录
引言
简单的自定义协议
完整的代码
结语
引言使用socket流传输二进制流数据，比如文件或者视频图片等等信息的时候，我们通常使用tcp协议传输，因为tcp协议可以保证二进制流按序到达，并且保证交付，这样子就可以保证我们传输二进制流的完整性。
使用tcp协议进行二进制流传输的时候通常会有两个问题：
由于tcp进行信息传输的时候是没有边界的，所以可能会产生粘包半包问题。所谓粘包就是指接收的一段数据包含了下一段数据的信息，所谓半包就是指一段数据没有接收完整，实际上都是边界不明确产生的问题。
并且在传输一段很大的二进制流数据的时候，我们可能需要对超大的二进制流分段处理，也就是分段来传输。
在输出端将二进制流分段，输入端在接收到各个片段后再将整个流信息拼接起来，就构成了完整的传输流程。
为了解决上述的两个问题，同时也为了能够统一这个传输流程，我们需要自定义一个简单的传输协议。
简单的自定义协议我们自定义一个简单的通信协议，协议一共传输两种信息，第一种是文字，第二种是二进制流（其实文字也可以用二进制流表示），传输过程如下图所示。
我们定义的简单通信协议规则如下
1.首先发送一个字节的信息（就是图中的type），表示一段消息的开始，同时也表明了后面二进制数据的类型（文字信息还是二进制流数据）
2.每一个chunk都由三个字节的长度信息和相应的二进制流信息组成，接收方在接收到三个字节的长度信息后，继续使用相应大小的缓冲区接收后面的流数据
3.当接收到三个字节的000的时候表示数据接收完成，接收方将二进制流数据拼接起来即可
我们规定一个最大的分段长度，一旦发送的数据超过这个分段长度就需要进行分段发送。
发送的代码示例如下
// 发送文件
public void sendFile(int size) {
new Thread(()->{
try {
// 表示发送文件
outputStream.write("2".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
for(int i=0; i<size/SocketUtil.MAX_CHUNK+1; i++) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
if (i!=size / SocketUtil.MAX_CHUNK) {
for (int j = 0; j < SocketUtil.MAX_CHUNK; j++) {
sb.append('a');
}
}
else if(i==size/SocketUtil.MAX_CHUNK && size%SocketUtil.MAX_CHUNK==0) {
break;
}
else {
for (int j = 0; j < size % SocketUtil.MAX_CHUNK; j++) {
sb.append('a');
}
}
try {
SocketUtil.sendInfo("[客户端]发送一个数据包，大小" + sb.toString().getBytes().length + "B");
// 发送chunk的长度
outputStream.write(SocketUtil.intToStr(sb.toString().getBytes().length).getBytes());
// 发送chunk块
outputStream.write(sb.toString().getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 最后发送000表示结束
try {
outputStream.write("000".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
接收二进制流的代码示例如下
// 读取二进制信息
public static byte[] readBytes(InputStream inputStream, String log) {
byte[] len = new byte[3];
byte[] allbytes = new byte[10000];
int idx = 0;
try {
inputStream.read(len);
// 然后再根据读取的长度信息读取二进制流
// 只要不是最后一个二进制流就继续读取
while (SocketUtil.parseLen(len) != 0) {
byte[] temp = new byte[SocketUtil.parseLen(len)];
inputStream.read(temp);
idx = SocketUtil.appendBytes(allbytes, temp, idx);
String info = "[" + log + "]接收一个数据包，大小" + SocketUtil.parseLen(len) + "B";
SocketUtil.sendInfo(info);
inputStream.read(len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return SocketUtil.getNewArr(allbytes, idx);
}
其实我理解的所谓的通信协议，就是发送方和接收方都遵守的某种规则，按照这种规则发送和接收数据就可以保证数据的完整性。
完整的代码这段代码只有四个java文件，非常简单，只是一个极简的通信协议模型。
首先来看一下界面定义
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
tools:context=".MainActivity">
<EditText
android:id="@+id/text_file_size"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:hint="请输入待发送文件大小"/>
<Button
android:id="@+id/button_send"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="发送文件"/>
<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="消息栏："/>
<TextView
android:id="@+id/text_info"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"/>
</LinearLayout>
然后是MainActivity
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private EditText text_file_size;
private Button button_send;
private TextView text_info;
private BroadcastReceiver broadcastReceiver;
private SocketClient socketClient;
private SocketServer socketServer;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
SocketUtil.context = MainActivity.this;
// 初始化控件
initView();
// 注册广播接收器
register();
socketServer = new SocketServer();
socketClient = new SocketClient();
}
private void initView() {
text_file_size = findViewById(R.id.text_file_size);
button_send = findViewById(R.id.button_send);
button_send.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Integer size = Integer.parseInt(text_file_size.getText().toString());
socketClient.sendFile(size);
}
});
text_info = findViewById(R.id.text_info);
text_info.setMovementMethod(new ScrollingMovementMethod());
}
private void register() {
broadcastReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
String info = intent.getStringExtra("info");
text_info.append(info + "\n");
}
};
IntentFilter filter = new IntentFilter("main.info");
registerReceiver(broadcastReceiver, filter);
}
}
我们将需要重复用到的一些代码都放到工具类中
public class SocketUtil {
public static Context context;
// 一次最多传输多少字节
public static int MAX_CHUNK = 100;
public static void sendInfo(String info) {
Intent intent = new Intent("main.info");
intent.putExtra("info", info);
context.sendBroadcast(intent);
}
// 读取二进制信息
public static byte[] readBytes(InputStream inputStream, String log) {
byte[] len = new byte[3];
byte[] allbytes = new byte[10000];
int idx = 0;
try {
inputStream.read(len);
// 然后再根据读取的长度信息读取二进制流
// 只要不是最后一个二进制流就继续读取
while (SocketUtil.parseLen(len) != 0) {
byte[] temp = new byte[SocketUtil.parseLen(len)];
inputStream.read(temp);
idx = SocketUtil.appendBytes(allbytes, temp, idx);
String info = "[" + log + "]接收一个数据包，大小" + SocketUtil.parseLen(len) + "B";
SocketUtil.sendInfo(info);
inputStream.read(len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return SocketUtil.getNewArr(allbytes, idx);
}
// 将int转成String
public static String intToStr(int len) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
if(len < 100) {
sb.append("0");
}
else if (len < 10) {
sb.append("00");
}
sb.append(Integer.toString(len));
return sb.toString();
}
public static int parseLen(byte[] len) {
return Integer.parseInt(new String(len, 0, len.length));
}
public static int appendBytes(byte[] arr1, byte[] arr2, int st) {
for(int i=st; i<arr2.length; i++) {
arr1[i] = arr2[i-st];
}
return arr2.length+st;
}
public static byte[] getNewArr(byte[] arr, int idx) {
byte[] newarr = new byte[idx];
for(int i=0; i<idx; i++) {
newarr[i] = arr[i];
}
return newarr;
}
}
最后是定义我们的客户端和服务端
public class SocketClient {
private final String HOST = "localhost";
private final int PORT = 50055;
private Socket socket = null;
private OutputStream outputStream = null;
private InputStream inputStream = null;
public SocketClient() {
conn();
while(socket == null) {}
SocketUtil.sendInfo("服务端连接成功...");
try {
outputStream = socket.getOutputStream();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 连接服务端
private void conn() {
new Thread(()->{
try {
socket = new Socket(HOST, PORT);
inputStream = socket.getInputStream();
while(true) {
// 接收服务端消息0
byte[] type = new byte[1];
inputStream.read(type);
if (new String(type, 0, 1).equals("1")) {
byte[] infobytes = SocketUtil.readBytes(inputStream, "客户端");
String info = "[客户端]接收消息：" + new String(infobytes, 0, infobytes.length);
SocketUtil.sendInfo(info);
SocketUtil.sendInfo("====================================");
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
// 发送文件
public void sendFile(int size) {
new Thread(()->{
try {
// 表示发送文件
outputStream.write("2".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
for(int i=0; i<size/SocketUtil.MAX_CHUNK+1; i++) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
if (i!=size / SocketUtil.MAX_CHUNK) {
for (int j = 0; j < SocketUtil.MAX_CHUNK; j++) {
sb.append('a');
}
}
else if(i==size/SocketUtil.MAX_CHUNK && size%SocketUtil.MAX_CHUNK==0) {
break;
}
else {
for (int j = 0; j < size % SocketUtil.MAX_CHUNK; j++) {
sb.append('a');
}
}
try {
SocketUtil.sendInfo("[客户端]发送一个数据包，大小" + sb.toString().getBytes().length + "B");
// 发送chunk的长度
outputStream.write(SocketUtil.intToStr(sb.toString().getBytes().length).getBytes());
// 发送chunk块
outputStream.write(sb.toString().getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 最后发送000表示结束
try {
outputStream.write("000".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
public class SocketServer {
private final int PORT = 50055;
private ServerSocket serverSocket = null;
public SocketServer() {
// 启动服务端监听
start();
while(serverSocket == null) {}
SocketUtil.sendInfo("服务端启动...");
}
// 启动服务端监听程序
private void start() {
new Thread(()->{
try {
serverSocket = new ServerSocket(PORT);
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
while(true) {
byte[] type = new byte[1];
inputStream.read(type);
String typeinfo = new String(type, 0, 1);
if(typeinfo.equals("2")) {
byte[] file = SocketUtil.readBytes(inputStream, "服务端");
String filetxt = new String(file, 0, file.length);
String info = "[服务端]接收完文件，大小" + file.length + "B" + "\n";
info = info + "[服务端]具体内容如下：" + "\n" + filetxt;
SocketUtil.sendInfo(info);
// 给客户端发送一个响应信息表示接收成功
String typetxt = "1";
outputStream.write(typetxt.getBytes());
String successinfo = "文件接收成功";
String lentxt = SocketUtil.intToStr(successinfo.getBytes().length);
outputStream.write(lentxt.getBytes());
outputStream.write(successinfo.getBytes());
outputStream.write("000".getBytes());
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
上述代码中，服务端只负责接收二进制流，客户端只负责发送二进流，并且服务端在接收完二进制流数据后，会给服务端返回一个表示接收成功的文字信息。
以上就是一个极简的自定义通信协议模型，这个协议非常简单，并且功能非常单一，可以根据上述的逻辑自定义通信协议以符合各种需求。
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