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【网络】序列化反序列化

序列化反序列化

一、序列化反序列化

1、概念

在前文《网络编程套接字》中,我们实现了服务器与客户端之间的字符串通信,这是非常简单的通信,在实际使用的过程中,网络需要传输的不仅仅是字符串,更多的是结构化的数据(类似于

class

,

struct

类似的数据)。

那么我们应该怎么发送这些结构化的数据呢?
如果我们直接发送结构化的数据本身,由于内存对齐的规则(默认对齐数)以及操作系统本身的不同等各种原因,就可能导致通信双方对数据的识别是不一致的,从而出现通信错误。

为了解决这种错误,我们就需要定义一种协议,来让双方能够进行正确通信,为此就有了序列化和反序列化。

  • **序列化(Serialization)**:具体来说,序列化是将对象转换为字节序列的过程,以便在网络上传输或者保存在本地文件中。
  • 反序列化(Deserialization) :是序列化的逆过程,即把字节序列恢复为对象的过程

例如:
我们可以定义结构体来表示需要交互的信息,发送数据时将这个结构体按照一个规则转换成字符串,接收到数据的时候再按照相同的规则把字符串转化回结构体。这个过程就叫做 “序列化” 和 “反序列化”。

根据某种约定,使一端发送时构造的数据,在另一端能够正确的进行解析。这种约定就是应用层协议。

在这里插入图片描述

2、序列化作用

  • 数据交换:序列化可以将数据转换为跨平台兼容的格式,使得数据可以在不同的系统、编程语言之间进行交换和共享。
  • 持久化存储:将对象序列化后,可以将其保存到磁盘、数据库等介质中,实现数据的持久化存储,防止程序退出或计算机宕机导致数据丢失。
  • 网络通信:在网络通信中,可以将对象序列化后通过网络发送到其他计算机,接收端再进行反序列化,从而实现数据的传输和共享。
  • 缓存优化:序列化后的数据可以被缓存,当需要时直接从缓存中读取,避免了频繁的数据库查询,提高了性能。

总的来说,序列化方便了数据的传输、保存和共享,同时还可以提高程序的性能和响应速度。

3、序列化框架的选择

在选择序列化和反序列化框架的时候,主要从以下两个方面进行考虑:

  • 结果数据大小; 原则上来说,序列化后的数据越小,传输效率越高;
  • 结构复杂程度;结构复杂度会影响序列化和发序列化的效率,结构越复杂,越耗时。

根据以上两点,对于性能要求不是太高的服务器程序,可以选择

Json

文本格式的序列化框架;对于性能要求比较高的程序程序,则应该选择传输效率更高的二进制序列化框架,建议使用

Protobuf

二、Json

1、介绍

Json

(JavaScript Object Notation JS对象)是一种轻量级的数据交换格式,采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。

Json 协议是一种文本协议,易于阅读和编写,同时也易于机器解析和生成,并能有效地提升网络传输协效率,在JSON中,数据以键值对的方式表示,键是一个字符串,值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象或null。简单的JSON示例如下:

{"name":"张三","age":25,"gender":"男"}

JSON格式具有以下特点:

  • 可读性高:JSON使用简洁明了的文本格式,易于人类阅读和理解。
  • 轻量级:相较于其他数据交换格式如XML,JSON的数据表示更为紧凑,占用更少的存储空间和传输带宽。
  • 平台无关性:JSON格式在不同的编程语言和平台之间具有良好的兼容性,可以方便地进行数据交换和共享。
  • 支持多种数据类型:JSON支持包括字符串、数字、布尔值、数组、对象和null在内的多种数据类型。这使得JSON能够灵活地表示各种数据结构和复杂对象。
  • 易于解析和生成:绝大多数编程语言都提供了JSON的解析和生成库,使得操作JSON数据变得十分方便和高效。
  • 可扩展性:JSON格式支持通过嵌套和组合来表示更复杂的数据结构,可以根据具体需求进行扩展和定制。

2、简单使用

例如在

CentOs

环境中

C++

想使用Json需要先安装

jsoncpp

的第三方库:

sudo yum install-y jsoncpp-devel
jsoncpp

的头文件会被安装在系统的

/usr/include/

路径下。

在这里插入图片描述

动静态库被安装在

/lib64/

路径下。

在这里插入图片描述

在实际使用是,我们只需要包含

json.h

头文件就行了

#include<jsoncpp/json/json.h>

在编译链接时,我们要链接

jsoncpp

的动态库

-l jsoncpp
Jsoncpp

中的部分成员:

  • Value:一种万能对象,能接收任意的kv类型,进行数据映射。
  • FastWriter:是用来进行快速序列化,直接把数据序列化为一行字符串。
  • StyledWriter:进行风格化的序列化,使字符串具有一定的格式更加美观。
  • Reader:用来进行反序列化。

例如我们下面的需求是一个网络版本的计算器,客户端进行发送计算任务,服务端进行计算,我们使用

jsoncpp

来进行传输数据的序列化和反序列化。

  • 客户端有三个数据: _x(左操作数) _y(右操作数 )_op(操作符)
  • 服务端有两个数据: _result(结果),_code(计算结果的合法性,0表示正确,非零表示各种错误)
// 客户端请求structRequest{Request():_x(0),_y(0),_op('+'){}Request(int x,int y,char op):_x(x),_y(y),_op(op){}// 序列化 :struct --> stringvoidSerialize(std::string* outstr){
        Json::Value root;//万能对象,接收任意类型。// 构建数据的映射关系
        root["x"]= _x;
        root["y"]= _y;
        root["op"]= _op;// 序列化
        Json::FastWriter writer;*outstr = writer.write(root);}// 反序列化 : string -->structboolDeserialize(const std::string& instr){
        Json::Value root;// 反序列化
        Json::Reader reader;
        reader.parse(instr, root);// 提取映射的数据
        _x = root["x"].asInt();
        _y = root["y"].asInt();
        _op = root["op"].asInt();returntrue;}public:int _x;int _y;char _op;};// 服务端响应structResponse{Response():_result(0),_code(0){}// 序列化 :struct --> stringvoidSerialize(std::string* outstr){

        Json::Value root;// 构建数据的映射关系
        root["result"]= _result;
        root["code"]= _code;// 序列化
        Json::FastWriter writer;*outstr = writer.write(root);}// 反序列化 :string -->structboolDeserialize(const std::string& instr){// 反序列化
        Json::Value root;
        Json::Reader reader;
        reader.parse(instr, root);// 提取映射的数据
        _result = root["result"].asInt();
        _code = root["code"].asInt();returntrue;}public:int _result;int _code;};

本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_65207641/article/details/133035797
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