Qt怎么實(shí)現(xiàn)視頻傳輸TCP版

這篇文章主要講解了“Qt怎么實(shí)現(xiàn)視頻傳輸TCP版”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“Qt怎么實(shí)現(xiàn)視頻傳輸TCP版”吧！

一、前言

做音視頻開發(fā)，會遇到將音視頻重新轉(zhuǎn)發(fā)出去的需求，當(dāng)然終極大法是推流轉(zhuǎn)發(fā)，還有一些簡單的場景是直接自定義協(xié)議將視頻傳出去就行，局域網(wǎng)的話速度還是不錯(cuò)的。很多年前就做過類似的項(xiàng)目，無非就是將本地的圖片上傳到服務(wù)器，就這么簡單，其實(shí)用http的post上傳比較簡單容易，無需自定義協(xié)議，直接設(shè)置好二進(jìn)制數(shù)據(jù)即可，而采用TCP或者UDP通信的話，必須自定義協(xié)議，因?yàn)椴恢朗裁磿r(shí)候數(shù)據(jù)接收完了是完整的圖片數(shù)據(jù)，可能同時(shí)在發(fā)送很多圖片數(shù)據(jù)，而且還不能區(qū)分收到的圖片是哪個(gè)客戶端發(fā)來的，TCP長連接的話，還需要有心跳來檢測連接，所以必須自定義一套協(xié)議來支撐通信，這套協(xié)議采用的是上海監(jiān)管平臺的通信協(xié)議格式，拓展性比較強(qiáng)，其中頭部信息包括了類型+當(dāng)前完整包的數(shù)據(jù)長度，這個(gè)類型就是通信協(xié)議的標(biāo)識，這樣下次來一個(gè)其他類型的比如樓宇對講可以叫IDOOR，服務(wù)端根據(jù)這個(gè)標(biāo)識就能知道采用何種解析算法來處理后面的數(shù)據(jù)，而當(dāng)前完整包的數(shù)據(jù)長度可以用來處理收到的數(shù)據(jù)，只有該長度的數(shù)據(jù)才表示接收完成一個(gè)完整的圖片數(shù)據(jù)，再去解碼處理。當(dāng)傳輸?shù)膱D片到了一定速度的時(shí)候比如一秒鐘傳輸20張圖片，其實(shí)就相當(dāng)于傳輸視頻了，一般人的肉眼看到一秒鐘20張圖片基本上認(rèn)識就是視頻了。

TCP理論上是穩(wěn)定的連接，不會丟包，也不會隨便一個(gè)包插入到一個(gè)包的中間，肯定能保證一個(gè)數(shù)據(jù)包的完整性，TCP連接也分兩種，一種是長連接，一旦連接了就一直通信，主要用在頻繁通信的場景中比如實(shí)時(shí)上傳，還有一種叫短連接，客戶端發(fā)完數(shù)據(jù)或者服務(wù)端接收完數(shù)據(jù)就立即斷開連接，主要用在不頻繁的通信場景中比如報(bào)警上傳，畢竟報(bào)警的情況在一天中很少發(fā)生，采用短連接為佳，可以省去很多系統(tǒng)的開銷，Qt對TCP的通信也是封裝的很好用，在一些小并發(fā)的就幾個(gè)幾十個(gè)連接的項(xiàng)目中，效率還是可以的，據(jù)說Qt5的QNetwork組件底層重新改寫了，效率比Qt4更高一些，本人也沒用去詳細(xì)的查看對應(yīng)的源碼，只是聽說。

通信協(xié)議：

1. 采用TCP長連接和UDP協(xié)議可選，默認(rèn)通信端口6000。

2. 采用自定義的xml通信協(xié)議。

3. 所有傳輸加20個(gè)字節(jié)頭部：IIMAGE:0000000000000，IIMAGE:為固定頭部，后面接13個(gè)字節(jié)的 內(nèi)容的長度（含20個(gè)頭部長度） 字符串。

4. 下面協(xié)議部分省略了頭部字節(jié)。

5. 服務(wù)端返回的數(shù)據(jù)中的uuid是對應(yīng)接收到的消息的uuid。

6. 服務(wù)端每次返回的時(shí)候都帶了當(dāng)前時(shí)間，可用于客戶端校時(shí)。

客戶端發(fā)送心跳
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageClient Uuid="8AF12208-0356-434C-8A49-69A2170D9B5A" Flag="SHJC00000001">
    <ClientHeart/>
</ImageClient>

服務(wù)器收到心跳返回
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageServer Uuid="8AF12208-0356-434C-8A49-69A2170D9B5A" NowTime="2019-12-05 16:37:47">
    Ok
</ImageServer>

客戶端發(fā)送圖片
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageClient Uuid="66BCB44A-B567-48ED-8889-36B8FA6C4363" Flag="SHJC00000001">
    <ClientImage>圖片base64編碼后的字符串/9j/4AAQSkZJRgABAQEAYABgAAD/2wBDAAgGBgcGBQgHBwcJCQgKDBQNDAsLDBkSEw8UHRofHh0aHBwgJC4nICIsIxwcKDcpLDAxNDQ0Hyc5PTgyPC4zNDL/2wBDAQkJCQwLDBgNDRgyIRwhMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjL/wAARCAJAAtADASIAAhEBAxEB/8QAHwAAAQUBAQEB...nvWsQRlXA61mTjmtWcdazLgcmrQ0U2plSMKjpDE7UtFFAwxRRRQAUuKWigQlFFFLcD//2Q==</ClientImage>
</ImageClient>

服務(wù)端收到圖片返回
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageServer Uuid="66BCB44A-B567-48ED-8889-36B8FA6C4363" NowTime="2019-12-05 16:38:47">
    Ack
</ImageServer>

二、功能特點(diǎn)

1. 多線程收發(fā)圖片數(shù)據(jù)和解析圖片數(shù)據(jù)，不卡主界面。

2. 同時(shí)支持TCP和UDP兩種模式，封裝了TCP模式以及UDP模式的客戶端類和服務(wù)端類。

3. 圖片傳輸客戶端同時(shí)支持發(fā)送到多個(gè)服務(wù)端，可以作為一個(gè)教師機(jī)同屏發(fā)送到多個(gè)學(xué)生機(jī)的應(yīng)用場景。

4. 同時(shí)支持多個(gè)客戶端同時(shí)往服務(wù)端發(fā)送圖片，服務(wù)端每個(gè)連接都會自動(dòng)開辟線程收發(fā)和解析圖片數(shù)據(jù)。

5. 自定義label控件信號槽機(jī)制繪制圖片，不卡主界面。

6. 自帶心跳機(jī)制判斷離線，自動(dòng)重連服務(wù)器，可設(shè)置超時(shí)時(shí)間。

7. 每個(gè)消息都有唯一的消息標(biāo)識uuid，服務(wù)端收到以后會返回對應(yīng)的uuid消息表示收到，客戶端可以根據(jù)此返回消息判斷服務(wù)端解析成功，不用再發(fā)，這樣可以確保發(fā)出去的數(shù)據(jù)服務(wù)器接收到了并解析成功。

8. 每個(gè)消息都有唯一的圖片標(biāo)識flag，相當(dāng)于ID號，根據(jù)此標(biāo)識判斷需要解析顯示到哪個(gè)界面。

9. 圖片以base64的字符串格式發(fā)送，接收端接收到base64字符串的圖片數(shù)據(jù)解碼后重新生成圖片。

10. 所有數(shù)據(jù)的收發(fā)都有信號發(fā)出去，方便輸出查看。

11. 都提供單例類，方便只有一個(gè)的時(shí)候直接使用無需new。

12. 采用自定義的xml協(xié)議，可以自由拓展其他屬性字段比如帶上圖片內(nèi)容等。

三、效果圖

四、核心代碼

#include "tcpimagesocket.h"
#include "devicefun.h"

TcpImageSocket::TcpImageSocket(QObject *parent) : QThread(parent)
{
    stopped = false;
    tcpSocket = 0;

    //定時(shí)器解析收到的數(shù)據(jù),可以自行調(diào)整間隔
    timerData = new QTimer(this);
    connect(timerData, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(checkData()));
    timerData->start(30);
}

TcpImageSocket::~TcpImageSocket()
{
}

void TcpImageSocket::run()
{
    while(!stopped) {
        //這里采用線程去處理,其實(shí)完全可以用定時(shí)器搞定,畢竟tcp的write是異步的,操作系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)度
        //為了后期的拓展性,比如需要判斷是否發(fā)送成功之類的,需要同步處理,所以改成的線程去處理
        //base64編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)圖片數(shù)據(jù)也需要時(shí)間的,主要的耗時(shí)在轉(zhuǎn)碼
        //取出數(shù)據(jù)發(fā)送,這里需要加鎖,避免正在插入數(shù)據(jù)
        if (imageFlags.count() > 0) {
            QMutexLocker locker(&mutexImage);
            QString imageFlag = imageFlags.takeFirst();
            QString imageData = imageDatas.takeFirst();
            QImage image = DeviceFun::getImage(imageData);
            emit receiveImage(imageFlag, image);
        }

        //要稍微休息下,否則CPU會被一直占用
        msleep(1);
    }

    stopped = false;
}

void TcpImageSocket::readData()
{
    //接收的數(shù)據(jù)存入buffer需要加鎖
    QMutexLocker locker(&mutexData);
    //接收到的數(shù)據(jù)存入隊(duì)列,排隊(duì)處理
    QByteArray data = tcpSocket->readAll();
    buffer.append(data);
    emit receiveData(data);
}

void TcpImageSocket::checkData()
{
    if (buffer.length() == 0) {
        return;
    }

    //取出數(shù)據(jù)處理需要加鎖,防止此時(shí)正在插入數(shù)據(jù)
    QMutexLocker locker(&mutexData);
    QDomDocument dom;
    if (!DeviceFun::getReceiveXmlData(buffer, dom, "IIMAGE:", 11, true)) {
        return;
    }

    //逐個(gè)取出節(jié)點(diǎn)判斷數(shù)據(jù)
    QDomElement element = dom.documentElement();
    if (element.tagName() == "ImageClient") {
        QString uuid = element.attribute("Uuid");
        QString flag = element.attribute("Flag");
        QDomNode childNode = element.firstChild();
        QString name = childNode.nodeName();
        QString value = element.text();
        //qDebug() << uuid << name << value;

        if (name == "ClientHeart") {
            sendHeart(uuid);
        } else if (name == "ClientImage") {
            sendAck(uuid);
            element = childNode.toElement();
            value = element.text();
            QMutexLocker locker(&mutexImage);
            if (this->isRunning() && imageFlags.count() < 10) {
                imageFlags << flag;
                imageDatas << value;
            }
        }
    }
}

void TcpImageSocket::stop()
{
    buffer.clear();
    imageFlags.clear();
    imageDatas.clear();
    stopped = true;
    this->wait();
    if (tcpSocket != 0) {
        tcpSocket->disconnectFromHost();
    }
}

void TcpImageSocket::setTcpSocket(QTcpSocket *tcpSocket)
{
    if (this->tcpSocket == 0) {
        this->tcpSocket = tcpSocket;
        connect(tcpSocket, SIGNAL(disconnected()), this, SLOT(stop()));
        connect(tcpSocket, SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError)), this, SLOT(stop()));
        connect(tcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readData()));
    }
}

void TcpImageSocket::writeData(const QString &body)
{
    QString data = DeviceFun::getSendXmlData(body, "IIMAGE:");
    QByteArray buffer = data.toUtf8();
    tcpSocket->write(buffer);
    tcpSocket->flush();
    emit sendData(buffer);
}

void TcpImageSocket::sendHeart(const QString &uuid)
{
    //構(gòu)建xml字符串
    QStringList list;
    list.append(QString("<ImageServer Uuid=\"%1\" NowTime=\"%2\">").arg(uuid).arg(DATETIME));
    list.append("Ok");
    list.append("</ImageServer>");
    writeData(list.join(""));
}

void TcpImageSocket::sendAck(const QString &uuid)
{
    //構(gòu)建xml字符串
    QStringList list;
    list.append(QString("<ImageServer Uuid=\"%1\" NowTime=\"%2\">").arg(uuid).arg(DATETIME));
    list.append("Ack");
    list.append("</ImageServer>");
    writeData(list.join(""));
}

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