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2025-12-01 23:32:34 +08:00
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+158 -87
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@@ -2,36 +2,41 @@ from enum import IntEnum
import struct
import json
import gzip
from typing import Optional, Union, Dict, Any, List
from typing import Optional, Union, Dict, Any, List, Tuple
# -------------------------- 协议常量定义 --------------------------
# -------------------------- 协议常量定义(与JS完全一致) --------------------------
class ProtocolConst:
PROTOCOL_VERSION = 0b0001 # 协议版本v1
HEADER_SIZE = 8 # 头部固定字节数(字节1~字节8
MAX_BODY_SIZE = 1024 * 1024 * 10 # 最大包体大小(10MB,防止内存溢出
STRING_ENCODING = "utf-8" # 字符串默认编码(统一编码格式,避免乱码)
PROTOCOL_VERSION = 0b0001 # 协议版本4位,字节0低4位,0~15
HEADER_SIZE = 8 # 头部固定字节数(字节0~7
MAX_BODY_SIZE = 0xFFFFFF # 最大包体大小(24位,≈16MB,字节4~6存储
STRING_ENCODING = "utf-8" # 字符串默认编码
# -------------------------- 枚举定义(业务约定 --------------------------
# -------------------------- 枚举定义(与JS码值完全对齐 --------------------------
class MessageType(IntEnum):
"""消息类型(4位,字节1高4位)"""
PING = 0b0000 # 心跳
AUDIO_DATA = 0b0001 # 纯音频数据(pcm)
TEXT_MESSAGE = 0b0010 # 纯文本消息
AUDIO_TEXT_MIX = 0b0011 # 音频+文本混合数据
"""消息类型(4位,字节0高4位0~15"""
PING = 0b0001 # 心跳(支持空包体)
AUDIO_DATA = 0b0010 # 纯音频数据(pcm)
TEXT_MESSAGE = 0b0011 # 纯文本消息
CONTROL_CMD = 0b0100 # 控制指令(暂停/继续等)
# 预留12种类型(0b0100 ~ 0b1111
class SerializationType(IntEnum):
"""序列化方式(4位,字节2高4位"""
RAW = 0b0000 # 原始二进制(音频等
JSON = 0b0001 # JSON格式(文本/指令
STRING = 0b0010 # 直接字符串(纯文本,UTF-8编码,无JSON包装)🔴新增类型
"""序列化方式(3位,字节1高3位,1~8"""
RAW = 0b001 # 原始二进制(1
JSON = 0b010 # JSON格式(2
STRING = 0b011 # 直接字符串(3
# 预留5种方式(0b100 ~ 0b111
class CompressionType(IntEnum):
"""压缩方式(4位,字节2低4位"""
NONE = 0b0000 # 无压缩
GZIP = 0b0001 # gzip压缩
"""压缩方式(3位,字节1中3位,1~8"""
NONE = 0b001 # 无压缩(默认值1
GZIP = 0b010 # gzip压缩2
# 预留6种方式(0b011 ~ 0b111
class ControlCommand(IntEnum):
"""控制指令类型(配合MessageType.CONTROL_CMD使用)"""
@@ -40,35 +45,62 @@ class ControlCommand(IntEnum):
RESUME = 0b0011 # 继续
STOP = 0b0100 # 停止
# -------------------------- 协议工具类 --------------------------
# -------------------------- 协议工具类(与JS协议结构一致) --------------------------
class ProtocolCodec:
@staticmethod
def pack(
msg_type: MessageType,
body: Union[bytes, str, Dict[str, Any], List[Any]],
body: Union[bytes, str, Dict[str, Any], List[Any], None] = None,
sequence: int = 0,
serialization: Optional[SerializationType] = None,
compression: CompressionType = CompressionType.NONE
) -> bytes:
"""
封装协议包(头部 + 包体
封装协议包(与JS pack 方法完全兼容
:param msg_type: 消息类型
:param body: 包体数据(bytes/str/dict/list
:param body: 包体数据(PING消息可传None/空,其他类型必填
:param sequence: 消息顺序号(0~65535,默认0)
:param serialization: 序列化方式(None时自动推导)
:param compression: 压缩方式
:param compression: 压缩方式(默认无压缩)
:return: 完整协议包(bytes
"""
# 1. 自动推导序列化方式(优化:纯文本消息自动用STRING,复杂结构用JSON)🔴修改推导逻辑
if serialization is None:
# 校验顺序号范围(0~65535
if not isinstance(sequence, int) or not (0 <= sequence <= 0xFFFF):
raise ValueError(f"消息顺序号必须是0~65535的整数,当前传入:{sequence}")
# 特殊处理:PING消息支持空包体
if msg_type == MessageType.PING:
# PING消息强制RAW序列化
serialization = SerializationType.RAW
# 空包体转为空bytes
if body is None:
body = b""
if not isinstance(body, bytes):
raise TypeError(f"PING消息仅支持空包体或bytes类型,当前传入:{type(body)}")
else:
# 非PING消息包体不能为空
if body is None:
raise ValueError(f"非PING消息({msg_type.name})包体不能为空")
# 1. 自动推导序列化方式(非PING消息)
if serialization is None and msg_type != MessageType.PING:
if msg_type == MessageType.AUDIO_DATA:
serialization = SerializationType.RAW
elif msg_type == MessageType.TEXT_MESSAGE: # 纯文本消息→STRING
elif msg_type == MessageType.TEXT_MESSAGE:
serialization = SerializationType.STRING
elif msg_type in (MessageType.CONTROL_CMD, MessageType.AUDIO_TEXT_MIX): # 复杂结构→JSON
elif msg_type == MessageType.CONTROL_CMD:
serialization = SerializationType.JSON
else:
raise ValueError(f"不支持的消息类型:{msg_type}")
# 2. 序列化包体(新增STRING类型处理)🔴新增分支
# 2. 校验枚举值范围
if not (0b001 <= serialization.value <= 0b111):
raise ValueError(f"序列化方式必须在1~8(0b001~0b111)范围内,当前传入:{serialization.value}")
if not (0b001 <= compression.value <= 0b111):
raise ValueError(f"压缩方式必须在1~8(0b001~0b111)范围内,当前传入:{compression.value}")
# 3. 序列化包体
serialized_body: bytes
if serialization == SerializationType.RAW:
if not isinstance(body, bytes):
@@ -77,7 +109,7 @@ class ProtocolCodec:
elif serialization == SerializationType.STRING:
if not isinstance(body, str):
raise TypeError("STRING序列化要求body必须是str类型")
serialized_body = body.encode(ProtocolConst.STRING_ENCODING) # 直接UTF-8编码,无JSON包装
serialized_body = body.encode(ProtocolConst.STRING_ENCODING)
elif serialization == SerializationType.JSON:
if isinstance(body, str):
serialized_body = body.encode(ProtocolConst.STRING_ENCODING)
@@ -88,7 +120,7 @@ class ProtocolCodec:
else:
raise ValueError(f"不支持的序列化方式:{serialization}")
# 3. 压缩包体(不变)
# 4. 压缩包体
compressed_body: bytes
if compression == CompressionType.GZIP:
compressed_body = gzip.compress(serialized_body)
@@ -97,50 +129,81 @@ class ProtocolCodec:
else:
raise ValueError(f"不支持的压缩方式:{compression}")
# 4. 校验包体大小(不变
# 5. 校验包体大小(24位最大支持0xFFFFFF字节
body_len = len(compressed_body)
if body_len > ProtocolConst.MAX_BODY_SIZE:
raise OverflowError(f"包体过大({body_len}字节),最大支持{ProtocolConst.MAX_BODY_SIZE}字节")
raise OverflowError(
f"包体过大({body_len}字节),最大支持{ProtocolConst.MAX_BODY_SIZE}字节(≈16MB"
)
# 5. 构造头部(不变
byte1 = (msg_type.value << 4) | 0x00 # 消息类型(4位) + 保留位1(4位)
byte2 = (serialization.value << 4) | (compression.value & 0x0F) # 序列化(4位) + 压缩(4位)
byte3_4 = struct.pack(">H", ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION) # 协议版本(16位)
byte5_8 = struct.pack(">I", body_len) # 包体长度(32位)
header = bytes([byte1, byte2]) + byte3_4 + byte5_8
# 6. 构造头部(与JS头部结构完全一致
# 字节0消息类型(4位) + 协议版本(低4位)
byte0 = ((msg_type.value & 0x0F) << 4) | (ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION & 0x0F)
# 字节1:序列化方式(高3位) + 压缩方式(中3位) + 保留位(低2位)
byte1 = ((serialization.value & 0x07) << 5) | ((compression.value & 0x07) << 2) | 0x00
# 字节2~3:消息顺序号(16位大端序)
byte2_3 = struct.pack(">H", sequence)
# 字节4~6:包体长度(24位大端序)
byte4 = (body_len >> 16) & 0xFF
byte5 = (body_len >> 8) & 0xFF
byte6 = body_len & 0xFF
# 字节7:保留位(固定0x00
byte7 = 0x00
# 拼接头部
header = (
bytes([byte0, byte1]) +
byte2_3 +
bytes([byte4, byte5, byte6, byte7])
)
assert len(header) == ProtocolConst.HEADER_SIZE, f"头部长度错误:实际{len(header)}字节,预期{ProtocolConst.HEADER_SIZE}字节"
return header + compressed_body
@staticmethod
def unpack(packet: bytes) -> tuple[MessageType, SerializationType, CompressionType, Any]:
def unpack(packet: bytes) -> Tuple[MessageType, SerializationType, CompressionType, int, Any]:
"""
解析协议包
解析协议包(与JS unpack 方法完全兼容)
:param packet: 完整协议包(头部 + 包体)
:return: (消息类型, 序列化方式, 压缩方式, 原始包体数据)
:return: (消息类型, 序列化方式, 压缩方式, 顺序号, 原始包体数据)
"""
# 1. 校验包长度(不变)
# 1. 校验包长度
if len(packet) < ProtocolConst.HEADER_SIZE:
raise ValueError(f"包长度过短({len(packet)}字节),至少需要{ProtocolConst.HEADER_SIZE}字节头部")
raise ValueError(
f"包长度过短({len(packet)}字节),至少需要{ProtocolConst.HEADER_SIZE}字节头部"
)
# 2. 解析头部(不变)
# 2. 解析头部
header = packet[:ProtocolConst.HEADER_SIZE]
body = packet[ProtocolConst.HEADER_SIZE:]
byte1 = header[0]
byte2 = header[1]
msg_type = MessageType((byte1 >> 4) & 0x0F)
serialization = SerializationType((byte2 >> 4) & 0x0F)
compression = CompressionType(byte2 & 0x0F)
version = struct.unpack(">H", header[2:4])[0]
body_len = struct.unpack(">I", header[4:8])[0]
# 字节0:消息类型(高4位) + 协议版本(低4位)
byte0 = header[0]
msg_type = MessageType((byte0 >> 4) & 0x0F)
version = byte0 & 0x0F
# 字节1:序列化方式(高3位) + 压缩方式(中3位) + 保留位(低2位)
byte1 = header[1]
serialization = SerializationType((byte1 >> 5) & 0x07)
compression = CompressionType((byte1 >> 2) & 0x07)
# 字节2~3:消息顺序号(16位大端序)
sequence = struct.unpack(">H", header[2:4])[0]
# 字节4~6:包体长度(24位大端序),字节7:保留位(忽略)
body_len = (header[4] << 16) | (header[5] << 8) | header[6]
# 校验版本和包体长度
if version != ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION:
raise ValueError(f"协议版本不匹配:收到v{version},支持v{ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION}")
raise ValueError(
f"协议版本不匹配:收到v{version}0b{version:04b}),支持v{ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION}0b{ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION:04b}"
)
if len(body) != body_len:
raise ValueError(f"包体长度不匹配:头部声明{body_len}字节,实际{len(body)}字节")
raise ValueError(
f"包体长度不匹配:头部声明{body_len}字节,实际{len(body)}字节"
)
# 3. 解压包体(不变)
# 3. 解压包体
decompressed_body: bytes
if compression == CompressionType.GZIP:
try:
@@ -152,13 +215,15 @@ class ProtocolCodec:
else:
raise ValueError(f"不支持的压缩方式:{compression}")
# 4. 反序列化包体(新增STRING类型处理)🔴新增分支
# 4. 反序列化包体(空包体返回None
original_body: Any
if serialization == SerializationType.RAW:
if len(decompressed_body) == 0:
original_body = None
elif serialization == SerializationType.RAW:
original_body = decompressed_body
elif serialization == SerializationType.STRING:
try:
original_body = decompressed_body.decode(ProtocolConst.STRING_ENCODING) # 直接UTF-8解码,无JSON解析
original_body = decompressed_body.decode(ProtocolConst.STRING_ENCODING)
except UnicodeDecodeError:
raise ValueError(f"STRING反序列化失败:{ProtocolConst.STRING_ENCODING}解码错误")
elif serialization == SerializationType.JSON:
@@ -166,58 +231,64 @@ class ProtocolCodec:
original_body = json.loads(decompressed_body.decode(ProtocolConst.STRING_ENCODING))
except UnicodeDecodeError:
raise ValueError(f"JSON反序列化失败:{ProtocolConst.STRING_ENCODING}解码错误")
except json.JSONDecodeError:
raise ValueError("JSON反序列化失败:格式错误")
except json.JSONDecodeError as e:
raise ValueError(f"JSON反序列化失败:格式错误{str(e)}")
else:
raise ValueError(f"不支持的序列化方式:{serialization}")
return msg_type, serialization, compression, original_body
return msg_type, serialization, compression, sequence, original_body
# -------------------------- 使用示例(新增纯字符串消息测试 --------------------------
# -------------------------- 使用示例(验证与JS兼容性 --------------------------
if __name__ == "__main__":
# 示例1纯文本消息(自动用STRING序列化,无JSON包装)🔴测试新增类型
text_body = "你好,这是纯字符串消息(无JSON"
# 示例1PING消息(空包体,默认顺序号0
ping_packet = ProtocolCodec.pack(MessageType.PING)
print(f"PING消息包长度:{len(ping_packet)}字节(仅头部)")
msg_type1, ser1, comp1, seq1, body1 = ProtocolCodec.unpack(ping_packet)
print(f"PING解析结果:类型={msg_type1.name},序列化={ser1.name},压缩={comp1.name},顺序号={seq1},包体={body1}\n")
# 示例2:纯文本消息(STRING序列化,指定顺序号)
text_body = "Python与JS协议兼容测试(纯字符串)"
text_packet = ProtocolCodec.pack(
msg_type=MessageType.TEXT_MESSAGE,
body=text_body,
sequence=1001,
compression=CompressionType.NONE
)
print(f"文本消息包长度:{len(text_packet)}字节")
msg_type1, ser1, comp1, body1 = ProtocolCodec.unpack(text_packet)
print(f"解析结果:类型={msg_type1.name},序列化={ser1.name}压缩={comp1.name},内容={body1}\n")
print(f"文本消息包长度:{len(text_packet)}字节")
msg_type2, ser2, comp2, seq2, body2 = ProtocolCodec.unpack(text_packet)
print(f"文本解析结果:类型={msg_type2.name},序列化={ser2.name}顺序号={seq2},内容={body2}\n")
# 示例2:控制指令(JSON序列化,复杂结构
control_body = {"cmd": ControlCommand.HEARTBEAT.value, "timestamp": 1699999999}
# 示例3:控制指令(JSON序列化)
control_body = {"cmd": ControlCommand.PAUSE.value, "reason": "用户主动暂停"}
control_packet = ProtocolCodec.pack(
msg_type=MessageType.CONTROL_CMD,
body=control_body,
compression=CompressionType.NONE
sequence=1002
)
print(f"控制指令包长度:{len(control_packet)}字节")
msg_type2, ser2, comp2, body2 = ProtocolCodec.unpack(control_packet)
print(f"解析结果:类型={msg_type2.name},序列化={ser2.name}压缩={comp2.name},内容={body2}\n")
msg_type3, ser3, comp3, seq3, body3 = ProtocolCodec.unpack(control_packet)
print(f"控制指令解析结果:类型={msg_type3.name},序列化={ser3.name}顺序号={seq3},内容={body3}\n")
# 示例3:音频数据(RAW序列化)
# 示例4:音频数据(RAW序列化)
audio_body = b"\x00\x01\x02\x03\x04\x05" * 100 # 模拟PCM数据
audio_packet = ProtocolCodec.pack(
msg_type=MessageType.AUDIO_DATA,
body=audio_body,
compression=CompressionType.NONE
sequence=1003
)
print(f"音频数据包长度:{len(audio_packet)}字节")
msg_type3, ser3, comp3, body3 = ProtocolCodec.unpack(audio_packet)
print(f"解析结果:类型={msg_type3.name},序列化={ser3.name}压缩={comp3.name},数据长度={len(body3)}字节\n")
msg_type4, ser4, comp4, seq4, body4 = ProtocolCodec.unpack(audio_packet)
print(f"音频解析结果:类型={msg_type4.name},序列化={ser4.name}顺序号={seq4},数据长度={len(body4)}字节\n")
# 示例4:混合数据(JSON序列化
mix_body = {
"audio_data": list(audio_body[:10]),
"text_content": "混合数据仍用JSON"
}
mix_packet = ProtocolCodec.pack(
msg_type=MessageType.AUDIO_TEXT_MIX,
body=mix_body
# 示例5GZIP压缩测试(需JS端启用GZIP解压
long_text_body = "这是一段很长的文本,用于测试GZIP压缩效果" * 100
gzip_packet = ProtocolCodec.pack(
msg_type=MessageType.TEXT_MESSAGE,
body=long_text_body,
sequence=1004,
compression=CompressionType.GZIP
)
print(f"混合数据包长度:{len(mix_packet)}字节")
msg_type4, ser4, comp4, body4 = ProtocolCodec.unpack(mix_packet)
print(f"解析结果:类型={msg_type4.name},序列化={ser4.name},压缩={comp4.name},内容={body4}")
print(f"GZIP压缩后包长度:{len(gzip_packet)}字节(原始文本长度:{len(long_text_body.encode())}字节)")
msg_type5, ser5, comp5, seq5, body5 = ProtocolCodec.unpack(gzip_packet)
print(f"GZIP解析结果:类型={msg_type5.name},压缩={comp5.name},内容前50字:{body5[:50]}...")
@@ -5,128 +5,156 @@
* 协议常量类:存储协议核心配置(不可修改,确保前后端一致)
*/
export class ProtocolConst {
/** 协议版本:v1(4位,对应字节3~4的低4位,剩余位保留用于后续升级 */
/** 协议版本:0~154位,存储在字节0低4位 */
static readonly PROTOCOL_VERSION = 0b0001;
/** 头部固定长度:8字节(字节1~8,结构严格定义,不可修改) */
/** 头部固定长度:8字节(字节0~7,结构严格定义,不可修改) */
static readonly HEADER_SIZE = 8;
/** 最大包体大小:10MB(防止内存溢出,与 Python 端 MAX_BODY_SIZE 一致) */
static readonly MAX_BODY_SIZE = 1024 * 1024 * 10;
/**
* 最大包体大小:16MB(3字节长度最大支持0xFFFFFF=16777215字节≈16MB
* 4-6字节存储(24位),最大支持16MB,满足大部分场景且避免长度字段冗余
*/
static readonly MAX_BODY_SIZE = 0xFFFFFF; // 16777215字节 ≈16MB
/** 字符串编码格式:UTF-8(统一前后端字符串编解码,避免乱码) */
static readonly STRING_ENCODING = "utf-8" as const; // as const 固定字符串类型,避免类型拓宽
static readonly STRING_ENCODING = "utf-8" as const;
}
/**
* 消息类型枚举(4位,存储在字节1高4位)
* 与 Python 端 MessageType 枚举值完全对齐,支持16种类型(当前用5种,剩余预留扩展)
* 消息类型枚举(4位,存储在字节0高4位0~15范围
* 二进制标识,统一编码风格
*/
export enum MessageType {
PING = 0b0000, // 心跳消息(用于检测连接存活
AUDIO_DATA = 0b0001, // 纯音频数据(PCM 二进制流,对应 RAW 序列化)
TEXT_MESSAGE = 0b0010, // 纯文本消息(对应 STRING 序列化,无 JSON 包装)
AUDIO_TEXT_MIX = 0b0011, // 音频+文本混合数据(复杂结构,对应 JSON 序列化)
CONTROL_CMD = 0b0100, // 控制指令(暂停/继续/停止等,对应 JSON 序列化
PING = 0b0001, // 心跳消息(支持空包体
AUDIO_DATA = 0b0010, // 纯音频数据
TEXT_MESSAGE = 0b0011, // 纯文本消息
CONTROL_CMD = 0b0100, // 控制指令
// 预留12种类型用于扩展(0b0100 ~ 0b1111
}
/**
* 序列化方式枚举(4位,存储在字节2高4位
* 按数据类型选择最优序列化方式,减少开销
* 序列化方式枚举(3位,存储在字节1高3位,1~8范围
* 二进制标识,统一编码风格(1~8对应0b001~0b111
*/
export enum SerializationType {
RAW = 0b0000, // 原始二进制(无需编解码,直接透传,适合音频等二进制数据
JSON = 0b0001, // JSON 格式(适合字典、列表等复杂结构,如控制指令、混合数据
STRING = 0b0010, // 直接字符串(UTF-8 编码,无 JSON 包装,适合纯文本消息
RAW = 0b001, // 原始二进制(1
JSON = 0b010, // JSON 格式(2
STRING = 0b011, // 直接字符串(3
// 预留5种方式用于扩展(0b100 ~ 0b111
}
/**
* 压缩方式枚举(4位,存储在字节2低4位
* 按需选择压缩策略,平衡性能和传输体积
* 压缩方式枚举(3位,存储在字节1中3位,1~8范围
* 二进制标识,统一编码风格(1~8对应0b001~0b111
*/
export enum CompressionType {
NONE = 0b0000, // 无压缩(小数据包如控制指令、短文本,避免压缩开销
GZIP = 0b0001, // GZIP 压缩(大数据包如长文本、混合数据,减少网络传输量
NONE = 0b001, // 无压缩(1,默认值
GZIP = 0b010, // GZIP 压缩(2
// 预留6种方式用于扩展(0b011 ~ 0b111
}
/**
* 控制指令枚举(配合 MessageType.CONTROL_CMD 使用)
* 定义业务层面的控制指令,与 Python 端控制指令值一致
*/
export enum ControlCommand {
HEARTBEAT = 0b0001, // 心跳响应(回复 PING 消息)
PAUSE = 0b0010, // 暂停指令(如暂停音频播放)
RESUME = 0b0011, // 继续指令(如恢复音频播放)
STOP = 0b0100, // 停止指令(如停止音频传输)
HEARTBEAT = 0b0001,
PAUSE = 0b0010,
RESUME = 0b0011,
STOP = 0b0100,
}
/**
* 解包返回结果接口(强类型约束,明确返回数据结构)
* 让 IDE 提供自动提示,避免类型错误
* 解包返回结果接口
*/
export interface UnpackedResult {
msgType: MessageType; // 消息类型(枚举值,便于逻辑判断)
msgTypeName: keyof typeof MessageType; // 消息类型名称(字符串,如 "TEXT_MESSAGE",便于日志打印)
serialization: SerializationType; // 序列化方式(枚举值)
serializationName: keyof typeof SerializationType; // 序列化方式名称(字符串)
compression: CompressionType; // 压缩方式(枚举值)
compressionName: keyof typeof CompressionType; // 压缩方式名称(字符串)
body: Uint8Array | string | object | unknown[]; // 解包后的原始包体(根据序列化方式动态变化
msgType: MessageType;
msgTypeName: keyof typeof MessageType;
serialization: SerializationType;
serializationName: keyof typeof SerializationType;
compression: CompressionType;
compressionName: keyof typeof CompressionType;
sequence: number; // 消息顺序号(0~65535,默认0
body: Uint8Array | string | object | unknown[] | null; // PING 消息可能返回 null
}
/**
* 打包入参类型别名(简化方法入参类型定义,提高可读性
* 打包入参类型别名(支持 PING 消息传入 null
*/
// 包体支持的类型:二进制、字符串、对象、数组
type PackBody = Uint8Array | string | object | unknown[];
// 序列化方式可选值:枚举值、null、undefinednull/undefined 时自动推导)
type PackBody = Uint8Array | string | object | unknown[] | null;
type OptionalSerialization = SerializationType | null | undefined;
/**
* 协议编解码工具类(静态类,无需实例化,提供 pack/unpack 静态方法
* 核心功能:将业务数据打包为符合协议的二进制包,或解析二进制包为业务数据
* 特点:与 Python/JS 端完全兼容,性能高效,类型安全
* 协议编解码工具类(支持 PING 消息空包体
*/
export class ProtocolCodec {
/**
* 打包协议包:将业务数据按协议格式封装为二进制包
* @param msgType 消息类型(必须指定,枚举值
* @param body 业务数据(根据消息类型对应不同类型,如字符串、对象、Uint8Array
* @param serialization 序列化方式(可选,默认自动推导:纯文本→STRING,音频→RAW,复杂结构→JSON
* @param compression 压缩方式(可选,默认无压缩
* @returns 完整协议包(Uint8Array 类型,便于网络传输
* @throws 类型错误、不支持的枚举值、包体过大等异常
* 打包协议包
* @param msgType 消息类型(二进制枚举,0~15
* @param body 业务数据(PING 消息可传 null/undefined,其他类型必填
* @param sequence 消息顺序号(0~65535,可选,默认0
* @param serialization 序列化方式(二进制枚举,1~8,可选,自动推导
* @param compression 压缩方式(二进制枚举,1~8,可选,默认NONE=0b001
* @returns 完整协议包
* @throws 类型错误、范围错误、包体过大等异常
*/
static pack(
msgType: MessageType,
body: PackBody,
body: PackBody = null, // 默认为 null,支持 PING 消息空包体
sequence: number = 0, // 可选参数,默认0
serialization: OptionalSerialization = null,
compression: CompressionType = CompressionType.NONE
): Uint8Array {
// 1. 自动推导序列化方式(减少调用方心智负担,按消息类型默认最优解
if (serialization === null || serialization === undefined) {
// 校验顺序号范围(0~65535
if (!Number.isInteger(sequence) || sequence < 0 || sequence > 0xFFFF) {
throw new RangeError(`消息顺序号必须是0~65535的整数,当前传入:${sequence}`);
}
// 特殊处理:PING 消息允许空包体,强制 RAW 序列化(空二进制)
if (msgType === MessageType.PING) {
// PING 消息忽略传入的序列化方式,强制使用 RAW(空二进制最高效)
serialization = SerializationType.RAW;
// 若传入空包体,统一处理为空 Uint8Array
body = body === null || body === undefined ? new Uint8Array(0) : body;
// PING 消息仅支持空包体或 Uint8Array(防止误传其他类型)
if (!(body instanceof Uint8Array)) {
throw new TypeError(`PING 消息仅支持空包体或 Uint8Array 类型,当前传入:${typeof body}`);
}
} else {
// 非 PING 消息:包体必填
if (body === null || body === undefined) {
throw new TypeError(`非 PING 消息(${MessageType[msgType]})包体不能为空`);
}
}
// 1. 自动推导序列化方式(非 PING 消息)
if (serialization === null || serialization === undefined && msgType !== MessageType.PING) {
if (msgType === MessageType.AUDIO_DATA) {
// 音频数据→RAW 序列化(无需编解码,性能最优)
serialization = SerializationType.RAW;
} else if (msgType === MessageType.TEXT_MESSAGE) {
// 纯文本消息→STRING 序列化(直接 UTF-8 编码,无冗余)
serialization = SerializationType.STRING;
} else if (msgType === MessageType.CONTROL_CMD || msgType === MessageType.AUDIO_TEXT_MIX) {
// 控制指令/混合数据→JSON 序列化(支持复杂结构)
} else if (msgType === MessageType.CONTROL_CMD) {
serialization = SerializationType.JSON;
} else {
// 非法消息类型:抛出异常,提前阻断错误
throw new Error(`不支持的消息类型:${MessageType[msgType]}(值:${msgType}`);
}
}
// 2. 序列化包体:将业务数据转为二进制(按序列化方式处理
let serializedBody: Uint8Array; // 序列化后的二进制数据
const textEncoder = new TextEncoder(ProtocolConst.STRING_ENCODING); // UTF-8 编码器
// 2. 校验枚举值范围(3位存储,1~8即0b001~0b111
if (serialization < 0b001 || serialization > 0b111) {
throw new RangeError(`序列化方式必须在1~8(0b001~0b111)范围内,当前传入:${serialization}0b${serialization.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
if (compression < 0b001 || compression > 0b111) {
throw new RangeError(`压缩方式必须在1~8(0b001~0b111)范围内,当前传入:${compression}0b${compression.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
// 3. 序列化包体
let serializedBody: Uint8Array;
const textEncoder = new TextEncoder();
switch (serialization) {
case SerializationType.RAW:
// RAW 序列化:必须传入 Uint8Array二进制数据直接透传
// RAW 序列化:支持 Uint8ArrayPING 消息可能是空 Uint8Array
if (!(body instanceof Uint8Array)) {
throw new TypeError(`RAW 序列化要求 body 必须是 Uint8Array 类型,当前传入:${typeof body}`);
}
@@ -134,7 +162,7 @@ export class ProtocolCodec {
break;
case SerializationType.STRING:
// STRING 序列化:必须传入字符串,直接 UTF-8 编码(无 JSON 包装
// STRING 序列化:必须传入字符串(非 PING 消息已校验非空
if (typeof body !== "string") {
throw new TypeError(`STRING 序列化要求 body 必须是 string 类型,当前传入:${typeof body}`);
}
@@ -142,12 +170,10 @@ export class ProtocolCodec {
break;
case SerializationType.JSON:
// JSON 序列化:支持字符串、对象、数组,转为 JSON 字符串后 UTF-8 编码
// JSON 序列化:支持字符串、对象、数组(非 PING 消息已校验非空)
if (typeof body === "string") {
// 已为字符串,直接编码
serializedBody = textEncoder.encode(body);
} else if (typeof body === "object" && body !== null) {
// 对象/数组→JSON 字符串→编码(用 JSON.stringify 序列化)
const jsonStr = JSON.stringify(body);
serializedBody = textEncoder.encode(jsonStr);
} else {
@@ -156,183 +182,197 @@ export class ProtocolCodec {
break;
default:
// 非法序列化方式:抛出异常
throw new Error(`不支持的序列化方式:${SerializationType[serialization]}(值:${serialization}`);
throw new Error(`不支持的序列化方式:${SerializationType[serialization]}(值:${serialization}0b${serialization.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
// 3. 压缩包体:按指定压缩方式处理(GZIP 或无压缩)
let compressedBody: Uint8Array; // 压缩后的二进制数据
// 4. 压缩包体
let compressedBody: Uint8Array;
if (compression === CompressionType.NONE) {
// 无压缩:直接透传序列化后的二进制数据
compressedBody = serializedBody;
} else if (compression === CompressionType.GZIP) {
// 若需启用GZIP,取消注释下方代码(需导入pako)
// try {
// compressedBody = pako.gzip(serializedBody);
// } catch (e) {
// throw new Error(`GZIP 压缩失败:${(e as Error).message}`);
// }
throw new Error("GZIP 压缩暂未启用,请导入pako库并取消对应代码注释");
} else {
// 非法压缩方式:抛出异常
throw new Error(`不支持的压缩方式:${CompressionType[compression]}(值:${compression}`);
throw new Error(`不支持的压缩方式:${CompressionType[compression]}(值:${compression}0b${compression.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
// 4. 校验包体大小:防止超过最大限制(避免内存溢出
const bodyLen = compressedBody.length; // 压缩后的包体长度
// 5. 校验包体大小24位长度最大支持0xFFFFFF=16777215字节
const bodyLen = compressedBody.length;
if (bodyLen > ProtocolConst.MAX_BODY_SIZE) {
throw new Error(
`包体过大(${bodyLen}字节),最大支持${ProtocolConst.MAX_BODY_SIZE}字节(10MB`
`包体过大(${bodyLen}字节),最大支持${ProtocolConst.MAX_BODY_SIZE}字节(≈16MB`
);
}
// 5. 构造头部8字节固定结构(严格按协议定义,大端序,与 Python 端一致
const header = new Uint8Array(ProtocolConst.HEADER_SIZE); // 头部缓冲区(8字节)
// 6. 构造头部8字节,按最新结构
const header = new Uint8Array(ProtocolConst.HEADER_SIZE);
// 字节1:消息类型(4位) + 保留位(4位)
// 消息类型左移4位(占高4位),保留位填0(后续扩展用)
header[0] = (msgType << 4) | 0x00;
// 字节0:消息类型(4位) + 协议版本(低4位)
header[0] = ((msgType & 0x0F) << 4) | (ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION & 0x0F);
// 字节2:序列化方式(4位) + 压缩方式(4位)
// 序列化方式左移4位(占高4位),压缩方式占低4位(&0x0F 确保仅4位)
header[1] = (serialization << 4) | (compression & 0x0F);
// 字节1:序列化方式(高3位) + 压缩方式(中3位) + 保留位(低2位,填0)
header[1] = ((serialization & 0x07) << 5) | ((compression & 0x07) << 2) | 0x00;
// 字节3~4:协议版本(16位大端序
// 大端序:高位字节在前,低位字节在后(网络传输标准字节序)
header[2] = (ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION >> 8) & 0xFF; // 版本高8位(当前版本为1,高8位为0)
header[3] = ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION & 0xFF; // 版本低8位(当前版本为1
// 字节2~3:消息顺序号(16位大端序,0~65535
header[2] = (sequence >> 8) & 0xFF; // 顺序号高8位
header[3] = sequence & 0xFF; // 顺序号低8位
// 字节5~8:包体长度(32位大端序)
// 32位整数:最高位字节(第5字节)→ 最低位字节(第8字节)
header[4] = (bodyLen >> 24) & 0xFF; // 包体长度第24~31
header[5] = (bodyLen >> 16) & 0xFF; // 包体长度第16~23
header[6] = (bodyLen >> 8) & 0xFF; // 包体长度第8~15位
header[7] = bodyLen & 0xFF; // 包体长度第0~7位
// 字节4~6:消息体长度(24位大端序0~0xFFFFFF
header[4] = (bodyLen >> 16) & 0xFF; // 长度高8位
header[5] = (bodyLen >> 8) & 0xFF; // 长度中8
header[6] = bodyLen & 0xFF; // 长度低8
// 6. 拼接头部和包体:生成完整协议包
const totalLen = ProtocolConst.HEADER_SIZE + bodyLen; // 总长度 = 头部8字节 + 包体长度
const packet = new Uint8Array(totalLen); // 完整包缓冲区
// 字节7:保留位(固定填0x00
header[7] = 0x00;
packet.set(header, 0); // 从索引0开始写入头部(占前8字节)
packet.set(compressedBody, ProtocolConst.HEADER_SIZE); // 从索引8开始写入包体
// 7. 拼接头部和包体
const totalLen = ProtocolConst.HEADER_SIZE + bodyLen;
const packet = new Uint8Array(totalLen);
packet.set(header, 0);
packet.set(compressedBody, ProtocolConst.HEADER_SIZE);
return packet; // 返回完整协议包(Uint8Array,网络传输高效)
return packet;
}
/**
* 解包协议包:将二进制协议包解析为业务数据
* @param packet 完整协议包(网络接收的二进制数据,支持 Uint8Array 或 ArrayBuffer
* @returns 结构化解包结果(UnpackedResult 接口,包含消息类型、包体等信息
* @throws 包长度过短、版本不匹配、解压缩失败、反序列化失败等异常
* 解包协议包
* @param packet 完整协议包
* @returns 结构化解包结果(含顺序号
* @throws 各种解析异常
*/
static unpack(packet: Uint8Array | ArrayBuffer): UnpackedResult {
// 统一数据类型:将 ArrayBuffer 转为 Uint8Array(便于按字节操作)
const uint8Packet = packet instanceof ArrayBuffer
? new Uint8Array(packet)
: packet;
// 1. 校验包长度至少包含8字节头部
// 1. 校验包长度至少8字节头部
if (uint8Packet.length < ProtocolConst.HEADER_SIZE) {
throw new Error(
`包长度过短(${uint8Packet.length}字节),至少需要${ProtocolConst.HEADER_SIZE}字节头部`
);
}
// 2. 拆分头部和包体:前8字节为头部,剩余为包体
const header = uint8Packet.subarray(0, ProtocolConst.HEADER_SIZE); // 头部(0~7索引)
const bodyBuffer = uint8Packet.subarray(ProtocolConst.HEADER_SIZE); // 包体(8索引开始)
// 2. 拆分头部和包体
const header = uint8Packet.subarray(0, ProtocolConst.HEADER_SIZE);
const bodyBuffer = uint8Packet.subarray(ProtocolConst.HEADER_SIZE);
// 3. 解析头部字段(按协议结构逐字节解析,大端序)
// 字节1:消息类型(4位) + 保留位(4位)
const byte1 = header[0];
const msgType = (byte1 >> 4) & 0x0F; // 右移4位取高4位(消息类型),&0x0F 确保仅4位
// 校验消息类型合法性(防止非法包注入
// 3. 解析头部字段
// 字节0:消息类型(4位) + 协议版本(低4位)
const byte0 = header[0];
const msgType = (byte0 >> 4) & 0x0F; // 消息类型(0~15
const version = byte0 & 0x0F; // 协议版本(0~15
// 校验消息类型
if (!Object.values(MessageType).includes(msgType as MessageType)) {
throw new Error(`非法消息类型:${msgType}无对应枚举值`);
throw new Error(`非法消息类型:${msgType}0b${msgType.toString(2).padStart(4, '0')}`);
}
// 字节2:序列化方式(4位) + 压缩方式(4位)
const byte2 = header[1];
const serialization = (byte2 >> 4) & 0x0F; // 右移4位取高4位(序列化方式)
const compression = byte2 & 0x0F; // 取低4位(压缩方式)
// 校验序列化方式合法性
if (!Object.values(SerializationType).includes(serialization as SerializationType)) {
throw new Error(`非法序列化方式:${serialization}(无对应枚举值)`);
}
// 校验压缩方式合法性
if (!Object.values(CompressionType).includes(compression as CompressionType)) {
throw new Error(`非法压缩方式:${compression}(无对应枚举值)`);
}
// 字节3~4:协议版本(16位大端序)
const version = (header[2] << 8) | header[3]; // 大端序解析:高位字节<<8 + 低位字节
// 校验版本兼容性(仅支持当前协议版本)
// 校验版本
if (version !== ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION) {
throw new Error(
`协议版本不匹配:收到v${version},当前支持v${ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION}`
`协议版本不匹配:收到v${version}0b${version.toString(2).padStart(4, '0')}),当前支持v${ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION}0b${ProtocolConst.PROTOCOL_VERSION.toString(2).padStart(4, '0')}`
);
}
// 字节5~8:包体长度(32位大端序)
const bodyLen = (header[4] << 24) | (header[5] << 16) | (header[6] << 8) | header[7];
// 校验包体长度一致性(头部声明长度 vs 实际包体长度
// 字节1:序列化方式(高3位) + 压缩方式(中3位) + 保留位(低2位)
const byte1 = header[1];
const serialization = (byte1 >> 5) & 0x07; // 高3位(1~8
const compression = (byte1 >> 2) & 0x07; // 中3位(1~8
// 保留位:(byte1 & 0x03),暂不处理
// 校验序列化方式
if (!Object.values(SerializationType).includes(serialization as SerializationType)) {
throw new Error(`非法序列化方式:${serialization}0b${serialization.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
// 校验压缩方式
if (!Object.values(CompressionType).includes(compression as CompressionType)) {
throw new Error(`非法压缩方式:${compression}0b${compression.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
// 字节2~3:消息顺序号(16位大端序)
const sequence = (header[2] << 8) | header[3]; // 0~65535
// 字节4~6:消息体长度(24位大端序),字节7:保留位(忽略)
const bodyLen = (header[4] << 16) | (header[5] << 8) | header[6];
// 校验包体长度(空包体时 bodyBuffer.length 应为0
if (bodyBuffer.length !== bodyLen) {
throw new Error(
`包体长度不匹配:头部声明${bodyLen}字节,实际接收${bodyBuffer.length}字节(可能包丢失或非法包)`
`包体长度不匹配:头部声明${bodyLen}字节,实际接收${bodyBuffer.length}字节`
);
}
// 4. 解压包体:按头部指定的压缩方式解压
let decompressedBody: Uint8Array; // 解压后的二进制数据
// 4. 解压包体
let decompressedBody: Uint8Array;
if (compression === CompressionType.NONE) {
// 无压缩:直接透传包体数据
decompressedBody = bodyBuffer;
} else if (compression === CompressionType.GZIP) {
// 若需启用GZIP,取消注释下方代码
// try {
// decompressedBody = pako.ungzip(bodyBuffer);
// } catch (e) {
// throw new Error(`GZIP 解压失败:${(e as Error).message}`);
// }
throw new Error("GZIP 解压暂未启用,请导入pako库并取消对应代码注释");
} else {
// 此处理论上不会触发(已提前校验压缩方式合法性)
throw new Error(`不支持的压缩方式:${CompressionType[compression]}(值:${compression}`);
throw new Error(`不支持的压缩方式:${CompressionType[compression]}(值:${compression}0b${compression.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
// 5. 反序列化包体:将二进制数据转为业务数据(按序列化方式处理
let body: UnpackedResult["body"]; // 反序列化后的原始业务数据
const textDecoder = new TextDecoder(ProtocolConst.STRING_ENCODING); // UTF-8 解码器
// 5. 反序列化包体PING 消息空包体返回 null
let body: UnpackedResult["body"];
const textDecoder = new TextDecoder();
switch (serialization) {
case SerializationType.RAW:
// RAW 反序列化:直接返回 Uint8Array(二进制数据,如音频 PCM)
body = decompressedBody;
break;
// 特殊处理:空包体(PING 消息常见)返回 null
if (decompressedBody.length === 0) {
body = null;
} else {
switch (serialization) {
case SerializationType.RAW:
body = decompressedBody;
break;
case SerializationType.STRING:
// STRING 反序列化:UTF-8 解码为字符串(无 JSON 解析步骤)
try {
body = textDecoder.decode(decompressedBody);
} catch (e) {
throw new Error(`STRING 反序列化失败:${(e as Error).message}(UTF-8 解码错误,可能是非法字符串数据)`);
}
break;
case SerializationType.JSON:
// JSON 反序列化:先 UTF-8 解码为字符串,再 JSON.parse 转为对象/数组
try {
const jsonStr = textDecoder.decode(decompressedBody); // 二进制→JSON 字符串
body = JSON.parse(jsonStr); // JSON 字符串→对象/数组
} catch (e) {
if (e instanceof TypeError) {
throw new Error(`JSON 反序列化失败:${ProtocolConst.STRING_ENCODING} 解码错误(非法 UTF-8 数据)`);
} else if (e instanceof SyntaxError) {
throw new Error(`JSON 反序列化失败:格式错误(${(e as Error).message}),请检查 JSON 语法`);
} else {
throw new Error(`JSON 反序列化失败:${(e as Error).message}`);
case SerializationType.STRING:
try {
body = textDecoder.decode(decompressedBody);
} catch (e) {
throw new Error(`STRING 反序列化失败:UTF-8 解码错误`);
}
}
break;
break;
default:
// 此处理论上不会触发(已提前校验序列化方式合法性)
throw new Error(`不支持的序列化方式:${SerializationType[serialization]}(值:${serialization}`);
case SerializationType.JSON:
try {
const jsonStr = textDecoder.decode(decompressedBody);
body = JSON.parse(jsonStr);
} catch (e) {
if (e instanceof SyntaxError) {
throw new Error(`JSON 反序列化失败:格式错误(${(e as Error).message}`);
} else {
throw new Error(`JSON 反序列化失败:${(e as Error).message}`);
}
}
break;
default:
throw new Error(`不支持的序列化方式:${SerializationType[serialization]}(值:${serialization}0b${serialization.toString(2).padStart(3, '0')}`);
}
}
// 6. 构造并返回解包结果(利用枚举反向映射获取名称,便于日志和展示)
// 6. 返回解包结果
return {
msgType: msgType as MessageType, // 消息类型枚举值
msgTypeName: MessageType[msgType] as keyof typeof MessageType, // 消息类型名称(如 "TEXT_MESSAGE"
serialization: serialization as SerializationType, // 序列化方式枚举值
serializationName: SerializationType[serialization] as keyof typeof SerializationType, // 序列化方式名称
compression: compression as CompressionType, // 压缩方式枚举值
compressionName: CompressionType[compression] as keyof typeof CompressionType, // 压缩方式名称
body: body, // 反序列化后的原始业务数据
msgType: msgType as MessageType,
msgTypeName: MessageType[msgType] as keyof typeof MessageType,
serialization: serialization as SerializationType,
serializationName: SerializationType[serialization] as keyof typeof SerializationType,
compression: compression as CompressionType,
compressionName: CompressionType[compression] as keyof typeof CompressionType,
sequence: sequence,
body: body,
};
}
}
+22 -10
View File
@@ -8,10 +8,19 @@
@onStop="stopIt">
</yao-RecordFrame>
<sdx-StreamPlayer ref="aaa">xx</sdx-StreamPlayer>
<button @click="test">测试</button>
</view>
</template>
<script>
import {
ProtocolCodec,
MessageType,
SerializationType,
CompressionType,
ControlCommand,
ProtocolConst,
} from './ProtocolCodec'; // 确保协议文件也是 ESModule 格式(export 导出)
export default {
data() {
return {
@@ -32,7 +41,10 @@
},
methods: {
test() {
},
// 申请录音权限
async applyRecordPermission() {
try {
@@ -55,16 +67,16 @@
// ArrayBuffer 转字符串
// 兼容的 ArrayBuffer 转字符串方法
arrayBufferToStringCompat(buffer) {
// 方法1: 使用 String.fromCharCode 和 Uint8Array
const uint8Array = new Uint8Array(buffer);
let str = '';
for (let i = 0; i < uint8Array.length; i++) {
str += String.fromCharCode(uint8Array[i]);
}
return str;
// 方法1: 使用 String.fromCharCode 和 Uint8Array
const uint8Array = new Uint8Array(buffer);
let str = '';
for (let i = 0; i < uint8Array.length; i++) {
str += String.fromCharCode(uint8Array[i]);
}
return str;
// 方法2: 或者使用更简洁的方式
// return String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(buffer));
// 方法2: 或者使用更简洁的方式
// return String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(buffer));
},
// 开始录音
async onStartRecord() {
@@ -127,7 +139,7 @@
// 处理帧数据(如实时上传/渲染)
// console.log('帧数据:', frameData);
this.ws.send({
data: frameBuffer
data: ProtocolCodec.pack(MessageType.AUDIO_DATA, frameBuffer);
});
},
onDecibels: (decibels) => {
@@ -1,8 +1,8 @@
{
"hash": "66599b56",
"hash": "030e727a",
"configHash": "c22f3258",
"lockfileHash": "e3b0c442",
"browserHash": "13ac6a72",
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"browserHash": "77dd6173",
"optimized": {},
"chunks": {}
}