Java 与 C socket通信传输结构体消息/Java解析C语言结构体

来源：互联网发布：apache forbidden 编辑：程序博客网时间：2024/05/20 06:53

Linux C与java实现 socket通信，网上部分例子通信消息格式都是传递的字节流消息，直接传递char型数组消息。而在网络协议、通信控制、嵌入式系统、驱动开发等地方，我们经常要传送的不是简单的字节流（char型数组），而是多种数据组合起来的一个整体，其表现形式是一个结构体。这时候传输的内容如果保存在char型数组中，编程复杂，易出错，而且一旦控制方式及通信协议有所变化，程序就要进行非常细致的修改，非常容易出错。这个时候只需要一个结构体就能搞定。当然，如果是都是C语言编写的client和server传输结构体，解析起来很简单。只要两端定义的结构体形式一样，就不会出问题。而Java里面没有结构体，要怎么才能正确解析出来结构体的数组呢？下面直接上代码看看.

下面的代码是我在Linux C测试的，结构体包含了几种基本类型变量，我们用Java解析出来结构体中各个基本类型的数据。

Linux C发送结构体/ client端

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/socket.h>#include <unistd.h>/*** Linux C socket UDP通信，传输结构体。2017/8/20*@author Lian*/#include <stdint.h>typedef struct{    uint8_t lxx;    int nodeID;    int updateFlg;    uint16_t slot;    uint32_t slotBitmap;    float BitMap;} test_stru,*p_stru;int main(){    test_stru test1 = {200,121,127,4,4294967279,5648.525};//结构体初始化    printf("test_stru size is  %d\n",sizeof(test_stru));    p_stru p_test = &test1;    size_t inlen = sizeof(test_stru);    char outbuf[1024]={};    size_t outlen = sizeof(outbuf);    int brdcFd;    if((brdcFd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0){        printf("socket fail\n");        return -1;    }    int optval =1;    setsockopt(brdcFd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST|SO_REUSEADDR,&optval,sizeof(int));    struct sockaddr_in theirAddr;    memset(&theirAddr,0,sizeof(struct sockaddr_in));    theirAddr.sin_family =AF_INET;    theirAddr.sin_addr.s_addr =inet_addr("192.168.16.36");//设定接收的地址    theirAddr.sin_port = htons(8887);//设定接收的端口号    int sendBytes;     while(1){        if((sendBytes=sendto(brdcFd,p_test,sizeof(test_stru),0,(struct sockaddr *)&theirAddr,sizeof(struct sockaddr)))==-1){//sendto将结构体发送出去            printf("sendto fail,errno=%d\n",errno);            return -1;        }        printf("send success!!!\n");        //printf("msg=%s,msgLen=%d,sendBytes=%d\n",msg,(int)strlen(msg),sendBytes);        sleep(5);    }    close(brdcFd);  }

Java server端

import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.DataInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.UnsupportedEncodingException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;import java.net.SocketException;class Dgram {    public static DatagramPacket toDatagram(String s, InetAddress destIA,            int destPort) {        byte[] buf = new byte[s.length() + 1];        s.getBytes(0, s.length(), buf, 0);        return new DatagramPacket(buf, buf.length, destIA, destPort);    }    public static String toString(DatagramPacket p) {        return new String(p.getData(), 0, p.getLength());    }} class ChatterServer {    static final int INPORT = 8887;    private byte[] buf = new byte[1000];    private DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);    private DatagramSocket socket;    public ChatterServer() {        try {            socket = new DatagramSocket(INPORT);//            System.out.println("Server started");            while (true) {                socket.receive(dp);                String rcvd = Dgram.toString(dp) + ",from address:"                        + dp.getAddress() + ",port:" + dp.getPort();                System.out.println("From Client:"+rcvd);                //dp.getData()获取消息内容                MAC_struct mac_data = new MAC_struct(dp.getData());                mac_data.parseFrame();                String echoString = "From Server Echoed:" + rcvd;                DatagramPacket echo = Dgram.toDatagram(echoString,                        dp.getAddress(), dp.getPort());                socket.send(echo);            }        } catch (SocketException e) {            System.err.println("Can't open socket");            System.exit(1);        } catch (IOException e) {            System.err.println("Communication error");            e.printStackTrace();        }    } }class MAC_struct{    byte[] recv = new byte[2048];    public int nodeID;    public int nodeID2;    public int stampFlags;    public long tmp;    public MAC_struct(byte[] recv){        this.recv = recv;    }    /**    解析收到的结构体消息。    */    public void parseFrame(){        InputStream in_withcode;        try {            for(int i=0;i<24;i++)                System.out.println("source["+i+"]="+recv[i]);            in_withcode = new ByteArrayInputStream(recv);            DataInputStream inputStream  =  new DataInputStream(in_withcode);            int read=0;            int updateFlg=0;            int nodeID=0;            int[] Bits_4 = new int[4];            read = inputStream.readUnsignedByte();//读取一个无符号字节            System.out.println("read= "+read);            inputStream.skipBytes(3);//跳过N个字节            updateFlg = inputStream.readInt();//readInt()读取一个4个字节。            System.out.println("updateFlg= "+int_EndianBigtoLittle(updateFlg));            nodeID = inputStream.readInt();            System.out.println("nodeID= "+int_EndianBigtoLittle(nodeID));            int slotBitMap = inputStream.readUnsignedShort();//读取2个无符号字节。            System.out.println("slotBitMap= "+uShort_EndianBigtoLittle(slotBitMap));            inputStream.skipBytes(2);            System.out.println("Long_num= "+Long_EndianBigtoLittle(inputStream.readInt()));            for(int i=0;i<4;i++)                Bits_4[i] = inputStream.readUnsignedByte();            System.out.println("Float_num= "+Float_EndianBigtoLittle(Bits_4));        } catch (UnsupportedEncodingException e) {            // TODO Auto-generated catch block            e.printStackTrace();        }catch (IOException e) {            // TODO Auto-generated catch block            e.printStackTrace();        }    }    /**     * 将byte[]数组转为String     * @param valArr 待转换byte数组，     * @param startpoint 待转换byte数组开始位置     * @param maxLen 待转换byte数组长度     * @return     */    private static String toStr(byte[] valArr,int startpoint,int maxLen) {        int index = 0;        while(index + startpoint < valArr.length && index < maxLen) {            if(valArr[index+startpoint] == 0) {                break;            }            index++;        }        byte[] temp = new byte[index];        System.arraycopy(valArr, startpoint, temp, 0, index);        return new String(temp);    }    /**     * 读取4位，并转化为无符号的4位数据     * @param value     * @return 将读取的数据转为小端模式下存储的数据     */    private static long Long_EndianBigtoLittle(int value)    {        byte[] src = new byte[4];        src[0] = (byte) ((value>>24)&0xFF);        src[1] = (byte) ((value>>16)&0xFF);        src[2] = (byte) ((value>>8)&0xFF);        src[3] = (byte) ((value)&0xFF);        return (long) ((src[0]&0xFF)|((src[1]&0xFF)<<8)|((src[2]&0xFF)<<16)|((src[3]&0xFF)<<24))&0xFFFFFFFFl;    }    /**     * 大端数据转小端数据     * @param value     * @return 将读取的数据转为小端模式下的数据，     */    private static float Float_EndianBigtoLittle(int[] value)    {        if (value == null || value.length != 4) {            throw new IllegalArgumentException("value数组必须不为空,并且是4位!");        }        int i = ((value[0]&0xFF)|((value[1]&0xFF)<<8)|((value[2]&0xFF)<<16)|((value[3]&0xFF)<<24));        return Float.intBitsToFloat(i);    }    /**     * 大端数据转小端数据     * @param value     * @return 将读取的数据转为小端模式下的数据，     */    private static int int_EndianBigtoLittle(int value)    {        byte[] src = new byte[4];        src[0] = (byte) ((value>>24)&0xFF);        src[1] = (byte) ((value>>16)&0xFF);        src[2] = (byte) ((value>>8)&0xFF);        src[3] = (byte) ((value)&0xFF);        return (int) ((src[0]&0xFF)|((src[1]&0xFF)<<8)|((src[2]&0xFF)<<16)|((src[3]&0xFF)<<24));    }    /**     * 读物2位数据，转为无符号数据     * @param value     * @return 将读取的数据转为小端模式下的数据，     */    private static int uShort_EndianBigtoLittle(int value)    {        byte[] src = new byte[2];        src[0] = (byte) ((value>>8)&0xFF);        src[1] = (byte) ((value)&0xFF);        return (int) ((src[0]&0xFF)|((src[1]&0xFF)<<8));    }    /**     *      */    public static int vtolh(byte[] bArr) {        int n = 0;        for(int i=0;i<bArr.length&&i<4;i++){            int left = i*8;            n+= (bArr[i] << left);        }        return n;    }}public class JavaCstruct {    public static void main(String[] args){        new ChatterServer();    }}

上图：
这里写图片描述
如图就是解析C语言传递的结构体数据。
接下来说一下过程，Java server中dp.getData()获取C语言传来的消息内容。将接收到的消息包装成DataInputStream，接下来就是调用类里面的readXXXX(),获取对应的变量了。这里需要注意的是，要能分析出C语言中，结构体里面的变量在内存里面的存储形式，明白结构体的对齐方式，只有清楚了C的结构体中变量位置，才能正确解析出来里面的数据.
比如在C语言的client程序中，uint8_t是占一个字节，而第二个变量类型是int占四个字节，因为有字节对齐的存在，这两个变量加一起是占了8字节的空间，而不是紧密排列占了5字节空间，uint8_t虽然占了1字节，但是后面的3字节是空着的没有使用，仍然占着空间。假设uint8_t起始地址是0x0000,则结构体中第一个int变量 nodeID占的起始地址是0x0004.所以我们在Java server端中，读取到第1个无符号变量（inputStream.readUnsignedByte();）后，要跳过3个字节（inputStream.skipBytes(3);），再继续读才是下一个变量的开始位置。
还有一个就是大小端转换的问题了，如果client端与server端两者之间存储格式不一样，一端是大端模式，一端是小端模式，那读上来的肯定会不同，我在测验时就是client是小端模式，server是大端模式。如果用我的Java代码读取上来的数据与我的结果不一样，有可能就是这个问题。
当然我们可以从server打印的source[]数组看出端倪。

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