CN110830164A - 一种用于物联网设备通信的数据序列化方法 - Google Patents
一种用于物联网设备通信的数据序列化方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,基本数据类型及对象的字段都带有类型编码ID,这样新增字段之后,接收方一样可以解析出新增字段的值;如果对象的字段的类型是对象,则称为嵌套对象,对象编码中带上编码总长度之后,对于嵌套对象,可以先不解析,用当前偏移量加上总长度,可以跳转到下一字段,这样可以实现快速解析,在数据入口处对最外层的对象进行解析,然后分发到各子模块,各子模块解析各自感兴趣的对象,有利于减小模块耦合,解析速度快;由于采用二进制编码,比字符串编码占用空间小。
Description
技术领域
本发明涉及物联网设备通信领域,尤其涉及一种用于物联网设备通信的数据序列化方法。
背景技术
目前在涉及不同设备之间的信息交互时,例如客户端与服务器之间的交互,需要对待传输的数据按照规定的协议进行编码后进行传输,目前关于协议报文的编码定义主要有XML(可扩展标记语言,Extensible Markup Language)、JSON(JavaScript ObjectNotation)、Protocol Buffers(一种数据描述语言)和数据结构体(使用C&C++语言中结构体定义的数据块,用struct定义)等几种。
在使用XML进行数据交互时,比较方便调试,但是服务器和客户端都需要花费很多代码去解析XML,从而在代码量提升的同时,不论是服务器还是客户端,维护都会变得比较困难。Json数据格式与XML相比,易于读写,并且有公开各种语言的解析库用于读取,但是在交互频繁的场景,例如游戏过程中,Json使用文本来传输比较容易被破解并且协议包也不是最优。Protobuf使用键值对的方式来保存数据,在多次重复出现同一数据的时候,用于表示类型和长度的键值可能会比本身要传递的数据都要大,极大的占用存储量。Struct使用的是最基本的结构体来传输,客户端与服务器使用相同的结构体,把传递的数据流转换为结构体来使用,这样看来最简单直接,但是遇到变长数据的时候必须要考虑最大的长度,也就是说每次都必须采用最大长度来发送协议,不仅占用较多的存储量,数据传输时也会占用较多的带宽。综上,现有的数据序列化编解码过程需要占用大量内存,且必须动态分配内存,无法应用在需要表示复杂数据结构但内存、代码空间非常有限的嵌入式***上。因此,为解决上述问题,本发明提供一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,编码后的数据占用空间小,并且可以应用在需要表示复杂数据结构但内存、代码空间非常有限的嵌入式***上。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,编码后的数据占用空间小,并且可以应用在需要表示复杂数据结构但内存、代码空间非常有限的嵌入式***上。
本发明的技术方案是这样实现的:本发明提供了一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,包括以下步骤:
S1、获取待处理的数据包,读取待处理的数据包中的数据;
S2、根据数据包中数据的数据类型采用预设的数据编码方式进行编码,并将编码后的数据序列化存储。
在以上技术方案的基础上,优选的,数据包中的数据包括用于区分各数据类型的类型编码ID和元素的取值。
进一步优选的,数据包中数据的数据类型包括基本数据类型和复合数据类型;
基本数据类型包括布尔型数据、整型数据、浮点型数据、字符型数据和字节流数据;
复合数据类型包括数组和对象。
进一步优选的,对象包括多个数据类型为基本数据类型、数组或对象的字段。
进一步优选的,数组包括对象数组和基本类型数组;
对象数组包括多个数据类型为对象的元素;
基本类型数组包括多个数据类型为基本数据类型的元素。
进一步优选的,数据包中数据的数据类型为布尔型数据、整型数据或浮点型数据时,预设的数据编码方式为:布尔型数据、整型数据或浮点型数据的编码ID加上取值。
进一步优选的,数据包中数据的数据类型为字符型数据或字节流数据时,预设的数据编码方式为:字符型数据或字节流数据的编码ID加上字符串或字节流的长度再加上取值。
进一步优选的,数据包中数据的数据类型为对象时,所述预设的数据编码方式为:对象的编码ID加上编码总长度,再加上字段数量,再加上各字段编码;
各字段编码的格式为:字段序号加上字段编码。
进一步优选的,数据包中数据的数据类型为对象数组时,所述预设的数据编码方式为:对象数组的编码ID加上对象数量再加上各对象编码。
进一步优选的,数据包中数据的数据类型为基本类型数组时,所述预设的数据编码方式为:基本类型数组的编码ID或元素类型编码ID加上元素数量加上各元素取值。
本发明的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法相对于现有技术具有以下有益效果:
(1)基本数据类型及对象的字段都带有类型编码ID,这样新增字段之后,接收方一样可以解析出新增字段的值;
(2)如果对象的字段的类型是对象,则称为嵌套对象,对象编码中带上编码总长度之后,对于嵌套对象,可以先不解析,用当前偏移量加上总长度,可以跳转到下一字段,这样可以实现快速解析,在数据入口处对最外层的对象进行解析,然后分发到各子模块,各子模块解析各自感兴趣的对象,有利于减小模块耦合,解析速度快;
(3)由于采用二进制编码,比字符串编码占用空间小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种用于物联网设备通信的数据序列化方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示,本发明的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,包括以下步骤:
S1、获取待处理的数据包,读取待处理的数据包中的数据;
S2、根据数据包中数据的数据类型采用预设的数据编码方式进行编码,并将编码后的数据序列化存储。
进一步优选的,数据包中的数据包括用于区分各数据类型的类型编码ID和元素的取值。
进一步优选的,数据包中数据的数据类型包括基本数据类型和复合数据类型;其中,基本数据类型包括布尔型数据、整型数据、浮点型数据、字符型数据和字节流数据;复合数据类型包括数组和对象。
进一步优选的,数组包括对象数组和基本类型数组;其中,对象数组包括多个数据类型为对象的元素;基本类型数组包括多个数据类型为基本数据类型的元素。
本实施例的有益效果为:可以支持两类数据类型,即基本数据类型和复合数据类型。
实施例2
在实施例1的基础上,本实施例的数据类型为基本数据类型,基本数据类型包括布尔型数据、整型数据、浮点型数据、字符型数据和字节流数据,其中,布尔型数据、整型数据和浮点型数据取值长度固定,字符型数据和字节流数据取值长度不固定。因此,本实施例中,针对取值长度是否固定划分两种编码方式。
当数据为取值长度固定的类型时,即数据包中数据的数据类型为布尔型数据、整型数据或浮点型数据时,预设的数据编码方式为:布尔型数据、整型数据或浮点型数据的编码ID加上数据取值。其中,编码ID和取值分别如下表。
当数据类型为取值长度不固定的类型时,即数据包中数据的数据类型为字符型数据或字节流数据时,预设的数据编码方式为:字符型数据或字节流数据的编码ID加上字符串或字节流的长度再加上取值。
本实施例的有益效果:可以对数据结构为布尔型数据、整型数据、浮点型数据、字符型数据和字节流数据的数据进行编码,并且编码后占用空间小。
实施例3
在实施例1的基础上,本实施例,提供一种对数据类型为对象的编码方式。其中,对象包括多个数据类型为基本数据类型、数组或对象的字段。
当数据包中数据的数据类型为对象时,预设的数据编码方式为:对象的编码ID+编码总长度+字段数量+各字段编码;其中,各字段编码的格式为:字段序号+字段编码,对象的编码ID为0。由于各字段的类型可以不同,各字段的类型可以是基本数据类型,也可以是数组,还可以是对象,字段的取值可以为空,因此,这里的字段编码为基本数据类型编码、数组编码或对象编码。如果字段为基本数据类型,则字段编码参照实施例2。如果字段为数组,则字段编码参照
实施例4。如果字段是对象,则字段编码参照本实施例的编码方式。
由于字段可以为对象,因此,本实施例中,举例说明字段为基本数据类型和对象时的编码方式。
例1,假设对象有五个取值长度固定的基本数据类型的字段,各字段的取值如下表,其中,有三个字段有值,有两个字为空。
序号 | 类型 | 值 |
0 | bool | 5 |
1 | int8 | 空 |
2 | uint8 | 空 |
3 | int16 | 28 |
4 | uint32 | 1869 |
由于字段1、字段2的取值为空,因此,不对字段1和字段2进行编码。字段0、字段3和字段4均为取值固定的基本数据类型,因此,字段0、字段3和字段4编码方式均为:编码ID+数据取值。按照对象的编码ID+编码总长度+字段数量+各字段编码的格式进行编码,得到的编码如下:00 00 11 03 00 01 05 03 04 00 1C 04 07 00 00 07 4D,其中,编码的各项目名称和取值对应如下表:
项目 | 取值 |
编码ID | 00 |
总长度 | 00 11 |
字段数量 | 03 |
字段1序号 | 00 |
字段1编码ID | 01 |
字段1值 | 05 |
字段2序号 | 03 |
字段2编码ID | 04 |
字段2值 | 00 1C |
字段3序号 | 04 |
字段3编码ID | 07 |
字段3值 | 00 00 07 4D |
例2,假设对象有两个字段,如下表:
序号 | 类型 |
0 | uint8 |
1 | object |
其中,第二个字段是一个对象,有三个字段,字段类型如下表:
序号 | 类型 |
0 | uint16 |
1 | uint16 |
2 | uint16 |
对象取值如下表:
按照对象的编码ID+编码总长度+字段数量+各字段编码的格式进行编码,得到的编码如下:00 00 18 02 00 03 08 01 00 00 10 03 00 05 00 07 01 05 00 09 02 05 0003,其中,编码的各项目名称和取值对应如下表:
本实施例的有益效果:可以对数据结构为对象的数据进行编码,并且编码后占用空间小。如果对象的字段的类型是对象,则称为嵌套对象,对象编码中带上编码总长度之后,对于嵌套对象,可以先不解析,用当前偏移量加上总长度,可以跳转到下一字段,这样可以实现快速解析,在数据入口处对最外层的对象进行解析,然后分发到各子模块,各子模块解析各自感兴趣的对象,有利于减小模块耦合。
实施例4
在实施例1的基础上,本实施例,提供一种对数据类型为数组的编码方式。其中,数组包括对象数组和基本类型数组。对象数组包括多个数据类型为对象的元素;基本类型数组包括多个数据类型为基本数据类型的元素。因此,本实施例从数据类型为对象数组和基本类型数组两种情况进行举例说明。
例1,当数据包中数据的数据类型为对象数组时,对象数组的编码ID为0x80,预设的数据编码方式为:对象数组的编码ID加上对象数量再加上各对象编码。其中,各对象编码的方式参照实施例3,本实施例不再累述对象编码的方式。
例2,当数据包中数据的数据类型为基本类型数组时,预设的数据编码方式为:基本类型数组的编码ID或元素类型编码ID加上元素数量加上各元素取值。其中,基本类型数组的编码ID为0x80,元素类型编码ID为基本类型数组中基本数据类型的编码ID,例如uint16数组,其编码ID=0x80|0x05=0x0D,其编码格式为:ID(0x80|元素类型编码ID)+元素数量+各元素取值。例如,uint16数组[17,38,992],编码ID为0x0D,有三个元素,三个元素的十六进制分别为0x0011,0x0026,0x03E0,编码为:0D 00 03 00 11 00 26 03e0,其中,编码的各项目名称和取值对应如下表:
项目 | 取值 |
编码ID | 0D |
元素数量 | 00 03 |
元素1的值 | 00 11 |
元素2的值 | 00 26 |
元素3的值 | 03e0 |
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、获取待处理的数据包,读取待处理的数据包中的数据;
S2、根据数据包中数据的数据类型采用预设的数据编码方式进行编码,并将编码后的数据序列化存储。
2.如权利要求1所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数据包中的数据包括用于区分各数据类型的类型编码ID和元素的取值。
3.如权利要求2所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数据包中数据的数据类型包括基本数据类型和复合数据类型;
所述基本数据类型包括布尔型数据、整型数据、浮点型数据、字符型数据和字节流数据;
所述复合数据类型包括数组和对象。
4.如权利要求3所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述对象包括多个数据类型为基本数据类型、数组或对象的字段。
5.如权利要求4所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数组包括对象数组和基本类型数组;
所述对象数组包括多个数据类型为对象的元素;
所述基本类型数组包括多个数据类型为基本数据类型的元素。
6.如权利要求3所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数据包中数据的数据类型为布尔型数据、整型数据或浮点型数据时,所述预设的数据编码方式为:布尔型数据、整型数据或浮点型数据的编码ID加上取值。
7.如权利要求3所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数据包中数据的数据类型为字符型数据或字节流数据时,所述预设的数据编码方式为:字符型数据或字节流数据的编码ID加上字符串或字节流的长度再加上取值。
8.如权利要求5所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数据包中数据的数据类型为对象时,所述预设的数据编码方式为:对象的编码ID加上编码总长度,再加上字段数量,再加上各字段编码;
所述各字段编码的格式为:字段序号加上字段编码。
9.如权利要求8所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数据包中数据的数据类型为对象数组时,所述预设的数据编码方式为:对象数组的编码ID加上对象数量再加上各对象编码。
10.如权利要求5所述的一种用于物联网设备通信的数据序列化方法,其特征在于:所述数据包中数据的数据类型为基本类型数组时,所述预设的数据编码方式为:基本类型数组的编码ID或元素类型编码ID加上元素数量加上各元素取值。
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