如何像数据包一样解码 C 结构 - 使用 java 套接字编程

Question

Java 中的套接字编程新手！。我正在尽我最大的努力去理解 Java 套接字编程，以及如何像数据包一样解码“C”支柱。

客户端是python，它在标签之间发送数据包， 有效载荷示例：<tag1> data packet 1</tag1><tag2>data packet 2</tag2>

有一个接收payload的c代码，解码payload的结构体，所有tag都是30字节，数据包1、2、..n的结构不同

我是java程序的新手，通过网络搜索后，我可以编写一个从客户端接收有效负载的套接字服务器，现在在解码数据包时遇到问题。 我可以显示字节。所以使用 Arrays.copyOfRange 方法获取数据。

数据包数据如下所示，

typedef struct {

  unsigned char     dataType;
  unsigned char     value[4];

} GEN_VAL

typedef struct {

  unsigned char     dataType;
  unsigned char     numBytes;
  unsigned char     value[32];

} GEN_STR_32;

typedef struct {

    char           startTag[32];
    GEN_STR_32     c_code;
    GEN_STR_32     c_name;
    GEN_STR_32     c_info;

    GEN_VAL        i_type;
    GEN_VAL        i_count1;
    GEN_VAL        i_count2;
    char           endTag[32];

} DATA_PACKET_1;

我收到带有以下代码 sn-p 的缓冲区

  DataInputStream inStream = new DataInputStream
                        (new BufferedInputStream(socket.getInputStream()));

 while ( ( noOfBytes = (int)inStream.read(recvBuff)) != -1)
{
 cDecode mydecode = new cDecode();
 mydecode.decodePacket(noOfBytes, recvBuff);
}

cDecode.java

public void decodePacket(int TotalBytes, byte[] BuffRecv) 
{
    byte[] GetTag = new byte[32];
    byte[] GEN_STR_32 = new byte[32];
    byte[] GEN_INT_4  = new byte[4];

     GetTag = Arrays.copyOfRange(BuffRecv,0,31);
     String TagStr = new String(GetTag).trim();  //get start tag 

     int startloc = 31;
     int offset = startloc + 32;
     GEN_STR_32 = Arrays.copyOfRange(Buff,startloc,offset);
     String cCode = new String(GEN_STR_32).trim();  // get value of cCode
     System.out.println("Code   :" + cCode );

     startloc = offset;
     offset = startloc + 32;
     GEN_STR_32 = Arrays.copyOfRange(Buff,startloc,offset);
     String cName = new String(GEN_STR_32).trim(); //get value of cName
     System.out.println("Name:" + cName );

     startloc = offset;
     offset = startloc + 32;
     GEN_STR_32 = Arrays.copyOfRange(Buff,startloc,offset);
     String cInfo = new String(GEN_STR_32).trim(); //get value of cName
     System.out.println("Info:" + cInfo );

     startloc = offset;
     offset = offset + 4;
     ByteBuffer iTypeByteBuff = ByteBuffer.wrap(GEN_DATA_INT_4);
     int iType= iTypeByteBuff .getInt();
     System.out.println("type :" + iType);

     startloc = offset;
     offset = offset + 4;
     // likewise used ByteBuffer for remaining integer data 
     // for receiving end tag, offset is added with 32!
}

前 3 个数据是字符串值和
第二个3数据有整数值

字符串值显示正确。
在将字节转换为整数时发现问题，不确定我是否在 Arrays.copyOfRange 方法中使用了正确的 startloc 和偏移值。

我根据从网上获得的信息进行了尝试。

我还读到了一个单独的类，它没有用于所有数据结构的方法。但我找不到任何完整的示例，因为 java 中没有“sizeof”。

有人可以指导我在这种情况下解码数据包的正确方法吗？

Answer 1

对于字节数组或输入/输出，您可以使用 ByteBuffer。

byte[] bytes = ...
ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(bytes);
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN); // Intel byte order.
short sh = buf.getShort(sh); // Java short = 2B
int unsignedSh = buf.getShort() & 0xFFFF; // Unsigned short emulation


ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(4);
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
buf.putShort(sh); // Java short = 2B
buf.putShort((short) unsignedSh);

还有一个二进制格式标准ASN，可以像语法一样工作，但在这种情况下，上面的就可以了。

C 端的一个问题是字段对齐和平台可移植性。可以使用宏将结构转换为完全指定的二进制数据结构构建调用。

---

在 cmets 之后，使用 DataInputStream

您似乎没有对 DataInputStream 使用数据特定的读取调用。

enum DataType {
    X0,
    GEN_VAL,
    X2,
    X3,
    GEN_STR_32,
    ...
}

class GenStr32 {
     final DataType dataType = DataType.GEN_STR_32;
     int numbytes; // 0..255
     String value; // 32 bytes incl. '\0' in C
}

void readAnyTyped(DataInputStream in) {
    int dataTypeIx = in.readByte() & 0xFF;
    DataType dataType = DataType.values()[dataTypeIx];
    switch (dataType) {
    case GEN_STR_32:
        GenStr32 data = new GenStr32();
        data.numbytes = in.readByte();
        byte[] bytes = new byte[data.numbytes]; // or 32?
        bytes = in.readFully();
        int length = 0;
        while (length < bytes.length && bytes[length] != 0) {
            ++length;
        }
        data.value = new String(bytes, 0, length,
            StandardCharsets.ISO_8859_1);
        process(data);
        break;
    }
}

DataInputStream 可能更直接。 ByteBuffer 具有可指定字节顺序的优点，因为 java 默认为 BIG_ENDIAN。

Answer 2

如果您将数据视为要作为数据类型读取的流，则可以扩展 DataInputStream 以创建具有 readDataPacket() 方法的 PacketInputStream。定义一个 DataPacket 类来保存来自 C DATA_PACKET_1 结构的数据。

首先是保存数据的类：

public class GenValue {
    private final byte dataType;
    private final byte[] value;

    public GenVal(byte dataType, byte[] value) {
        this.dataType = dataType;
        this.value = value;
    }

    public byte getDataType() {
        return dataType;
    }

    public byte[] getValue() {
        return value;
    }
}

public class DataPacket {
    private final String startTag;
    private final String code;
    private final String name;
    private final String info;
    private final GenValue type;
    private final GenValue count1;
    private final GenValue count2;
    private final String endTag;

    public DataPacket(String startTag, other args here...) {
        this.startTag = startTag;
        // Set the other properties from constructor args...
    }

    public String getStartTag() {
        return startTag;
    }

    // Add getters for the other properties...
}

还有用于解码数据包的DataInputStream 实现：

public class PacketInputStream extends DataInputStream {
    public DataPacket readDataPacket() throws IOException {
        String startTag = readGenStr32();
        String code = readGenStr32();

        // Do the same for name and info...
        ...

        GenValue type = readGenValue();
        GenValue count1 = readGenValue();
        GenValue count2 = readGenValue();

        // Read the endTag the same as the Strings above...
        ...

        return new DataPacket(startTag, code, name, info, type, count1, count2, endTag);
    }

    public String readGenStr32() throws IOException {
        byte[] strBuf = new byte[32];
        readFully(strBuf, 0, 32);
        return new String(strBuf).trim();
    }

    public GenValue readGenValue() throws IOException {
        byte dataType = readByte();
        byte[] value = new byte[4];
        readFully(value);
        return new GenValue(dataType, value);
    }
}

调用代码会执行以下操作：

PacketInputStream in = new PacketInputStream((new BufferedInputStream(socket.getInputStream()));
DataPacket p = in.readDataPacket();
System.out.println("Start tag: " + p.getStartTag());
System.out.println("Code: " + p.getCode());
// Print other values of interest...

我会覆盖DataPacket.toString()，然后执行System.out.println(p)，但这里已经有足够的代码了。此外，我会存储原始类型，而不是使用 GenValue 类，但我对您的实际数据了解得不够多。