Java에서 단일 TCP 연결을 사용하여 여러 파일을 보내는 방법은 무엇입니까?

하나의 TCP 연결을 사용하여 여러 파일 보내기

이 블로그를 사용하는 이유는 무엇인가요? 최근 관련 내용을 읽었는데 단순히 소켓을 프로그래밍에 사용하는 것에는 문제가 없지만 이는 몇 가지 기본 개념만 확립한 것입니다. 여전히 실제 문제에 대해서는 아무것도 할 수 없습니다.

파일을 전송해야 할 때 데이터(바이너리 데이터)를 방금 보낸 것 같은데 파일에 대한 일부 정보(파일 확장자)가 손실된 것을 발견했습니다. 그리고 매번 하나의 파일을 보내는 데 하나의 소켓만 사용할 수 있고, 파일을 계속해서 보낼 수 있는 방법이 없습니다. (파일 전송을 완료하기 위해 스트림을 닫는 데 의존하기 때문에 실제로 파일의 길이를 알 수 없음을 의미합니다. , 따라서 파일을 나타내는 하나의 소켓 연결만 사용할 수 있습니다.

이 문제로 인해 오랫동안 고민했습니다. 간단한 검색을 하려고 인터넷에 갔는데 미리 만들어진 예를 찾을 수 없었습니다. (어쩌면 제가 못 찾았을 수도 있습니다.) 프로토콜을 직접 정의하여 전송하세요. 이 점이 흥미를 끌었고, 컴퓨터 네트워크라는 과목을 방금 배웠기 때문에 뭔가 이해가 된 것 같았습니다. 사실 잘 배우지는 못했지만 컴퓨터 네트워크의 개념은 배웠습니다.

컴퓨터 네트워크 수업에서 프로토콜에 대한 언급이 많이 있었는데, 프로토콜에 대한 개념을 무의식적으로 갖고 있었습니다. 그래서 해결책을 찾았습니다. TCP 계층에 간단한 프로토콜을 직접 정의하세요. 프로토콜을 정의하면 문제가 해결됩니다.

프로토콜의 역할

호스트 1에서 호스트 2로 데이터를 보냅니다. 애플리케이션 계층의 관점에서는 애플리케이션 데이터만 볼 수 있지만 다이어그램을 통해 데이터는 호스트 1부터 시작됩니다. 각 방향의 데이터는 헤더를 추가한 후 네트워크에 전파됩니다. 호스트 2에 도달하면 각 상위 계층에 대해 헤더가 제거되고, 애플리케이션 계층에 도달하면 데이터만 남게 됩니다. (간단한 설명일 뿐입니다. 사실 엄밀하지는 않지만 간단한 이해에는 충분합니다.)

그래서 간단한 프로토콜을 직접 정의하고 필요한 정보를 프로토콜에 넣을 수 있습니다. 그런 다음 컴퓨터 프로그램이 프로토콜 헤더 정보를 자체적으로 구문 분석하도록 하며 각 프로토콜 메시지는 파일과 동일합니다. 이런 방식으로 여러 프로토콜은 여러 파일입니다. 그리고 프로토콜을 구분할 수 있으며, 그렇지 않은 경우 여러 파일을 연속적으로 전송하는 경우 각 파일에 속한 바이트 스트림을 구분할 수 없으면 전송의 의미가 없습니다.

데이터 전송 형식(프로토콜) 정의

여기서 전송 형식(컴퓨터 네트워크의 프로토콜과 약간 비슷하다고 생각하므로 간단한 프로토콜이라고 부르겠습니다).

전송 형식: 데이터 헤더 + 데이터 본문

데이터 헤더: 파일 형식을 나타내는 1바이트 길이의 데이터입니다. 참고: 각 파일의 유형이 다르고 길이도 다르기 때문에 프로토콜의 헤더는 일반적으로 고정 길이를 갖는다는 것을 알고 있으므로(가변 길이는 고려하지 않음) 매핑 관계를 사용합니다. 즉, 바이트 숫자는 파일 유형을 나타냅니다.

다음과 같은 예를 들어보세요:

key	value
0	txt
1	png
2	jpg
3	jpeg
4	avi

참고: 여기서 하고 있는 작업은 시뮬레이션이므로 몇 가지 유형만 테스트하면 됩니다.

데이터 본문: 파일의 데이터 부분(바이너리 데이터)입니다.

Code

Client

프로토콜 헤더 클래스

package com.dragon;

public class Header {
	private byte type;      //文件类型
	private long length;      //文件长度
	
	public Header(byte type, long length) {
		super();
		this.type = type;
		this.length = length;
	}

	public byte getType() {
		return this.type;
	}
	
	public long getLength() {
		return this.length;
	}
}

파일 클래스 보내기

package com.dragon;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;

/**
 * 模拟文件传输协议：
 * 协议包含一个头部和一个数据部分。
 * 头部为 9 字节，其余为数据部分。
 * 规定头部包含：文件的类型、文件数据的总长度信息。
 * */
public class FileTransfer {
	private byte[] header = new byte[9];   //协议的头部为9字节，第一个字节为文件类型，后面8个字节为文件的字节长度。
	
	/**
	 *@param src source folder 
	 * @throws IOException 
	 * @throws FileNotFoundException 
	 * */
	public void transfer(Socket client, String src) throws FileNotFoundException, IOException {
		File srcFile = new File(src);
		File[] files = srcFile.listFiles(f->f.isFile());
		//获取输出流
		BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(client.getOutputStream());
		for (File file : files) {
			try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file))){
				 //将文件写入流中
				String filename = file.getName();
				System.out.println(filename);
				//获取文件的扩展名
				String type = filename.substring(filename.lastIndexOf(".")+1);
				long len = file.length();
				//使用一个对象来保存文件的类型和长度信息，操作方便。
				Header h = new Header(this.getType(type), len);
				header = this.getHeader(h);
				
				//将文件基本信息作为头部写入流中
				bos.write(header, 0, header.length);
				//将文件数据作为数据部分写入流中
				int hasRead = 0;
				byte[] b = new byte[1024];
				while ((hasRead = bis.read(b)) != -1) {
					bos.write(b, 0, hasRead);
				}
				bos.flush();   //强制刷新，否则会出错！
			}
		}
	}
	
	private byte[] getHeader(Header h) {
		byte[] header = new byte[9];
		byte t = h.getType();  
		long v = h.getLength();
		header[0] = t;                  //版本号
		header[1] = (byte)(v >>> 56);   //长度
		header[2] = (byte)(v >>> 48);
		header[3] = (byte)(v >>> 40);
		header[4] = (byte)(v >>> 32);
		header[5] = (byte)(v >>> 24);
		header[6] = (byte)(v >>> 16);
		header[7] = (byte)(v >>>  8);
		header[8] = (byte)(v >>>  0);
		return header;
	}
	
	/**
	 * 使用 0-127 作为类型的代号
	 * */
	private byte getType(String type) {
		byte t = 0;
		switch (type.toLowerCase()) {
		case "txt": t = 0; break;
		case "png": t=1; break;
		case "jpg": t=2; break;
		case "jpeg": t=3; break;
		case "avi": t=4; break;
		}
		return t;
	}
}

참고:

1. 파일을 보낸 후에는 강제로 새로 고쳐야 합니다. 버퍼 스트림을 사용하고 있기 때문에 전송 효율성을 높이기 위해 데이터가 있는 즉시 데이터를 전송하지 않고 버퍼가 가득 찰 때까지 기다렸다가 전송한다는 것을 알고 있습니다. CPU에 비해), 그래서 새로 고침을 하지 않으면 데이터 양이 매우 적을 때 서버가 데이터를 수신하지 못할 수도 있습니다.(관심 있으신 분은 이 문제에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. ) 이것이 문제입니다. 그건 주의가 필요해요. (제가 테스트한 예에는 31바이트에 불과한 텍스트 파일이 있었습니다).

2. getLong（） 메소드는 long 데이터를 바이트 데이터로 변환합니다. 우리는 long이 8바이트를 차지한다는 것을 알고 있지만 이 메소드는 Java 소스 코드에서 복사되었으며 해당 메소드 중 하나는 writeLong()입니다. 기본 구현은 long을 바이트로 변환하는 것이므로 직접 빌렸습니다. (사실 별로 복잡하지 않습니다. 비트 연산만 포함되지만 이 코드를 작성하는 것은 매우 강력하므로 이 코드를 직접 사용하기로 결정했습니다. 비트 연산에 관심이 있으시면 제 블로그인 Bit Operations Operation을 참조하세요. ).

테스트 클래스

package com.dragon;

import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

//类型使用代号：固定长度
//文件长度：long->byte 固定长度
public class Test {
	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		FileTransfer fileTransfer = new FileTransfer();
		try (Socket client = new Socket("127.0.0.1", 8000)) {
			fileTransfer.transfer(client, "D:/DBC/src");
		}
	}
}

서버 측

프로토콜 분석 클래스

package com.dragon;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;

/**
 * 接受客户端传过来的文件数据，并将其还原为文件。
 * */
public class FileResolve {
	private byte[] header = new byte[9];  
	
	/**
	 * @param des 输出文件的目录
	 * */
	public void fileResolve(Socket client, String des) throws IOException {
		BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(client.getInputStream());
		File desFile = new File(des);
		if (!desFile.exists()) {
			if (!desFile.mkdirs()) {
				throw new FileNotFoundException("无法创建输出路径");
			}
		}
		
		while (true) {	
			//先读取文件的头部信息
			int exit = bis.read(header, 0, header.length);
			
			//当最后一个文件发送完，客户端会停止，服务器端读取完数据后，就应该关闭了，
			//否则就会造成死循环，并且会批量产生最后一个文件，但是没有任何数据。
			if (exit == -1) {
				System.out.println("文件上传结束！");
				break;   
			}
			
			String type = this.getType(header[0]);
			String filename  = UUID.randomUUID().toString()+"."+type;
			System.out.println(filename);
			//获取文件的长度
			long len = this.getLength(header);
			long count = 0L;
			try (BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File(des, filename)))){
				int hasRead = 0;
				byte[] b = new byte[1024];
				while (count < len && (hasRead = bis.read(b)) != -1) {
					bos.write(b, 0, hasRead);
					count += (long)hasRead;
					/**
					 * 当文件最后一部分不足1024时，直接读取此部分，然后结束。
					 * 文件已经读取完成了。
					 * */
					int last = (int)(len-count);
					if (last < 1024 && last > 0) {
						//这里不考虑网络原因造成的无法读取准确的字节数，暂且认为网络是正常的。
						byte[] lastData = new byte[last];
						bis.read(lastData);
						bos.write(lastData, 0, last);
						count += (long)last;
					}
				}
			}
		}
	}
	
	/**
	 * 使用 0-127 作为类型的代号
	 * */
	private String getType(int type) {
		String t = "";
		switch (type) {
		case 0: t = "txt"; break;
		case 1: t = "png"; break;
		case 2: t = "jpg"; break;
		case 3: t = "jpeg"; break;
		case 4: t = "avi"; break;
		}
		return t;
	}
	
	private long getLength(byte[] h) {
		return (((long)h[1] << 56) +
                ((long)(h[2] & 255) << 48) +
                ((long)(h[3] & 255) << 40) +
                ((long)(h[4] & 255) << 32) +
                ((long)(h[5] & 255) << 24) +
                ((h[6] & 255) << 16) +
                ((h[7] & 255) <<  8) +
                ((h[8] & 255) <<  0));
	}
}

참고:

1. 바이트를 Long으로 변환하는 이 방법은 누구나 짐작할 수 있을 거라 믿습니다. DataInputStream에는 readLong()이라는 메소드가 있어서 직접 사용했습니다. (이 두 코드는 아주 잘 작성된 것 같은데 몇 클래스의 소스코드만 살펴보니 ㅋㅋㅋ!)

2. 여기서는 무한 루프를 사용하여 파일을 읽는데, 테스트해 보니 해결하기 어려운 문제가 있습니다. 루프를 종료할 시기. 처음에 종료 조건으로 클라이언트 종료를 사용했는데 작동하지 않는 것을 발견했습니다. 나중에 네트워크 스트림의 경우 -1을 읽으면 반대 입력 스트림이 닫혔다는 의미이므로 루프를 종료하는 신호로 사용된다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 코드를 삭제하면 프로그램이 자동으로 종료되지 않고 항상 마지막에 읽은 파일이 생성되지만, 데이터를 읽을 수 없기 때문에 파일은 모두 0바이트 파일이다. (이건 파일 생성 속도가 엄청 빨라요. 몇 초 안에 수천 개의 파일이 생성되거든요. 관심 있으신 분들은 해보셔도 되지만, 프로그램은 빨리 종료하시는 게 가장 좋습니다 ㅎㅎ! )

if (exit == -1) {
	System.out.println("文件上传结束！");
	break;   
}

테스트 클래스

여기서는 연결 하나만 테스트해 보세요.

package com.dragon;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		try (ServerSocket server = new ServerSocket(8000)){
			Socket client = server.accept();
			FileResolve fileResolve = new FileResolve();
			fileResolve.fileResolve(client, "D:/DBC/des");
		}	
	}
}

테스트 결과

Client

Server

여기에는 제가 테스트한 5가지 유형의 파일이 포함되어 있습니다. 파일의 크기 정보 비교에 주의하세요. IO 테스트의 경우 매우 특수한 파일이기 때문에 사진 및 비디오 테스트를 선호합니다. 약간의 오류(바이트 이하)가 있으면 기본적으로 파일이 손상됩니다. , 및 성능 사진이 제대로 표시되지 않고 비디오가 정상적으로 재생되지 않습니다.

대상 파일 디렉터리

위 내용은 Java에서 단일 TCP 연결을 사용하여 여러 파일을 보내는 방법은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!