Java Socket连续传输多张图片（不断开链接）

Posted 2022-12-05 YQS_Love

一、问题描述
         我们在做图片传输时，通常都是打开一个http请求，然后去下载一张图片，下载完成后，这个链接就断开了，在这样的情况下，我们最多允许传送一张图片，那么，像刚才那样的做法就不行了。而我的需求是，比如我有100张图片，我想传输完一百张图片在断开链接，或者更夸张点，我做了一个屏幕广播程序，需要把截图来的图片一张张的发给客户端，不想断开，也不能断开，然后我想什么时候断开就断开，不传图片我也不断开。这样的需求，用http请求就不太划算了，因为不断的请求链接然后在断开，是会降低传输效率的。那么有什么办法可以实现像刚才那样的需求呢，办法肯定是有的，接下来，我将我所积累的方法告诉大家。

二、方法
         说到方法，那么我们就要用最原始的通信工具了，那就是Socket，要实现在一个链接上不停的传输图片（比如屏幕广播程序）,就需要自定义一个应用层协议，才能实现样的需求，废话不多说，请看我自己定义的协议:

图片数据包头(8byte) | 图片编号(4byte) | 图片名称长度(4byte) | 图片名称 | 图片字节数据长度(8byte) | 图片数据 | 奇偶校验(4byte)

协议解释：
         图片数据包头：定义这个包头就是表示我这是一张图片数据的开始，当我找到这个头之后，才可以去读取图片数据信息，不是随便找一个字节就开始读，那样的话，你永远也得不到一张图片。包头是你自己随意定义的一段特殊的数据，这样才可以和图片数据分开。

         图片编号：为啥是4byte呢，其实它就是一个int型的值，协议中我写了这些单位的，都是Java的基本数据类型（除包头和奇偶校验外），相应的，图片数据 长度就是long型。

         别的协议段不再解释，相信都看得懂，如果你的图片编号超过了int能承受的值，可以使用8byte，也就是long类型。有了这个协议，那么我们就可以传输图片了。

三、实现代码

1、先定义好协议包头，这个是随机的，想怎么定义就怎么定义，越特殊越好。

//协议包头和奇偶校验
 public final static byte[] PICTURE_PACKAGE_HEAD = (byte) 0xFF, (byte) 0xCF,
            (byte) 0xFA, (byte) 0xBF, (byte) 0xF6, (byte) 0xAF, (byte) 0xFE,
            (byte) 0xFF;
 public final static byte[] PICTURE_PACKAGE_END = (byte) 0xEF, (byte) 0xDA,
            (byte) 0xFF, (byte) 0xFD;

2、打包协议，并通过socket发送出去。这里我们使用Java的工具类DataOutputStream，它可以发送基本数据类型数据，这样用起来方便，效率也高。

/**
 * 假如图片数据为以下内容
 * int pngNumber = 1001;
 * String pngName = "Image01.png";
 * byte[] pictures; //图片数据，如果不是byte数组，可用工具类进行转化
 **/
DataOutputStream outputData = new DataOutputStream(pictureSocket.getOutputStream());
//发送图片头
outputData.write(PICTURE_PACKAGE_HEAD);
//发送图片编号
outputData.writeInt(pngNumber);
//发送图片名称长度，注意这个长度不是字符个数的长度，而是转化为byte之后的长度，不能弄错了
outputData.writeInt(pngName.getBytes().length);
//发送图片名称
outputData.write(pngName.getBytes());
//发送图片数据长度
outputData.writeLong(pictures.length);
//发送图片
outputData.write(pictures, 0, pictures.length);
//发送包尾
outputData.write(Command.PICTURE_PACKAGE_END);

当你建立好TCP链接后，就可以使用刚才那段代码进行发送图片数据。

3、客户端接收图片数据，并进行解析。

/**
 * 解析图片数据
 **/
public void receivePicture() 
    //判断输入流是否为null
        if (pictureSocket == null)
            return;
        try 
        //标志头状态
            boolean isHead = true;
            //循环读取PICTURE_PACKAGE_HEAD.length个字节，并判断是否和我们定义的头相同
            for (int i = 0; i < PICTURE_PACKAGE_HEAD.length; ++i) 
                byte head = (byte) inputStream.read();
                //如果不相同，那么结束循环，并丢弃这个字节
                if (head != Command.PICTURE_PACKAGE_HEAD[i]) 
                    isHead = false;
                    break;
                
            
            //如果找到头了，那么下一个字节就是图片数据的开始
            if (isHead) 
                DataInputStream inputData = new DataInputStream(inputStream);
                //读取图片编号
                int picNumber = inputData.readInt();
                //读取图片名称长度
                int picNameLen = inputData.readInt();
                //读取图片名称
                byte[] data = new byte[picNameLen];
                inputData.readFully(data);
                //将字节转化为字符
                String picName = new String(data,0,data.length);
                //释放data
                data = null;
                //读取图片数据长度
                long picLeng = inputData.writeLong();
                //new 一个字节数据输出流
                ByteArrayOutputStream fos = new ByteArrayOutputStream();
                //每一次读CACHE_SIZE个字节，CACHE_SIZE可以自定义，我的是1024 * 2
                byte[] buffer = new byte[CACHE_SIZE];
                int len = -1;
                //循环读取
                while (picLeng > 0
                        && (len = inputData.read(buffer, 0,
                        picLeng < buffer.length ? (int) picLeng
                                : buffer.length)) != -1) 
                    fos.write(buffer, 0, len);
                    fos.flush();
                    //每读取后，picLeng的值要减去len个，直到picLeng = 0
                    picLeng -= len;
                
                fos.flush();
                buffer = null;

                // 如果发现picLeng 不为０，说明图片接收不完整，那么就放弃这段数据
                if (picLeng > 0) 
                    return;
                
                //如果以上操作都成功，那么就取出图片数据
                byte[] pictures = fos.toByteArray();
                //然后使用相应的工具类就可以把pictures转化为图片了

                fos.close();
                fos = null;
            
            //最后做一下奇偶校验，这里不在写，因为它可有可无，是为了防止包头数据和图片数据冲突，建立的尾部缓冲
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
        
    

         通过以上两个方法，我们可以实现在同一个链接里循环的发送图片，而且效率也很高。在这里，我使用的时DataInputStream和DataOutputStream这个两个类，有的项目不允许使用这两个类，那么你也可以只读取相应的字节数，然后在转化为int,long,string等类型的数据。
         如果想要更高的效率，可以使用两个子线程去处理图片数据，一个线程负责接收数据，因为read方法是阻塞的，这样就需要建立一个数据队列，另一个线程不断的到这个队列里去取数据，我试过这样的做法，对技术的要求比较高，特别的对于内存的控制更严格。在嵌入式设备上更是一种挑战。有兴趣的可以去试一试。
         由于代码量大，不便再此贴出，只贴出核心函数，各位理解这个思想，便可以自己去写，如果实在没有看明白的，可以与我讨论。
         我在做的过程中还遇到一个问题，就是我客户端和服务端不仅要发送图片数据，我还要发送一些消息，也就是说不仅仅是图片数据，还有别的，那么这种情况下，在一个通道里传两种数据，肯定是会出事的，所以最好的办法就是：建立两个tcp链接通道，一个专门发送图片数据，一个专门用于发送消息数据。这样便可以解决刚才的问题。

注意：我在网上看到有的网友直接用DataInputStream去图片数据，而不定义数据包头，如果它读取的数据刚好不是你所写的数据，那么这个数据读出来肯定是错误的，所以一定要找到头之后，才能取数据。

         由于小编技术能力有限，文中难免存在错误，还望指正，谢谢合作。