FAST协议详解1 不同数据类型的编码与解码

一、概述

FAST协议里不同的数据类型在编码时有非常大的区别，比如整数只需要将二进制数据转为十进制即可，而浮点数则需要先传小数点位数，再传一个整数，最后将二者结合起来才是最终结果。本篇使用openfast自设了一些数据并编码成FAST数据，再对这些FAST数据进行人工解码，以图看懂FAST协议是如何传递不同类型的数据。

二、数据类型

看接口文档，存在以下类型的数据：

数据类型	说明	备注
ascii	ASCII字符串类型
byteVector	字节向量类型
decimal	浮点数类型
int16	有符号整数	都是有符号整数，区别仅在于取值范围
int32	有符号整数
int64	有符号整数
int8	有符号整数
string	字符串
uInt16	无符号整数	都是无符号整数，区别仅在于取值范围
uInt32	无符号整数
uInt64	无符号整数
uInt8	无符号整数

浓缩一下：

数据类型	说明	备注
ascii	ASCII字符串类型
string	字符串
byteVector	字节向量类型
decimal	浮点数类型
int	有符号整数
uInt	无符号整数

三、不同数据类型的编码与解码

1、ASCII字符串类型

使用上述代码输出为：

msg111= -> {123, 234}

outByteStr=11100000,11111011,00110010,00110011,10110100,

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
00110010,00110011,10110100	00110010=50=’2’ 00110011=51=’3’ 00110100=52=’4’	234

2、String字符串类型

使用上述代码输出为：

msg111= -> {123, 234}

outByteStr=11100000,11111011,00110010,00110011,10110100,

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
00110010,00110011,10110100	00110010=50=’2’ 00110011=51=’3’ 00110100=52=’4’	234

ASCII与string编码、解码一致，看不出区别。

3、int有符号整数类型

使用上述代码输出为：

msg111= -> {123, 234}

outByteStr=11100000,11111011,00000001,11101010,

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
00000001,11101010	00000001=1*128=128 01101010=106 128+106=234	234

将输入修改为负值

msg111= -> {123, -234}

outByteStr=11100000,11111011,01111110,10010110

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
01111110,10010110	01111110->1111110 10010110->0010110 实际：11111100010110 =-234	-234

问题：有符号整数如何传输负值？

可以看到，在传输234这个值时，我们解码的方式是将2个字节分开，前面的字节转十进制后乘以128，后面的字节直接转十进制，然后两个十进制数相加。

在传输-234时，是两个字节分别去掉第一个位（停止位），拼接起来直接转成了十进制。

我们知道，在计算机中，对于有符号整数的二进制存储，是默认了，第一个位是1的话认为是负数，第一个位是0的话则认为是正数。这里也是一样，去掉每个字节的第一个位（停止位）后，第一个位如果是1则认为是负数，适用负数转换规则。第一个位如果是0则认为是正数，适用正数转换规则。

对于一些数值，刚好第一位是1该如何处理，比如126=1111110？

msg111= -> {123, 126}

outByteStr=11100000,11111011,00000000,11111110,

实例如上，只需要在前面补0即可。

4、uInt无符号类型

使用上述代码输出为：

msg111= -> {123, 126}

outByteStr=11100000,11111011,11111110,

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
11111110	01111110=126	126

可见，对于无符号数，直接按正数规则解码即可。

5、decimal浮点数类型

使用上述代码输出为：

msg111= -> {123, 234.456}

outByteStr=11100000,11111011,11111101,00001110,00100111,11011000,

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
11111101	11111101=-3	-3
00001110,00100111,11011000	00001110=14 00100111=39 01011000=88 14*128*128+39*128+88=234456	234456

很容易看明白，对浮点数进行编码时分成了2个部分，第一部分是“小数点”位数，第二部分是整数。解码后将两部分合并才能得到最终结果。

问题：如何传递负浮点数？

将234.456修改为-234.456后，输出为：

msg111= -> {123, -234.456}

outByteStr=11100000,11111011,11111101,01110001,01011000,10101000,

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
11111101	11111101=-3	-3
01110001,01011000,10101000	111000110110000101000=-234456	-234456

与有符号整数差不多，是否传递负数，只需要将除去“停止位”后，判断第一个位是否是“1”即可。所以只需要将浮点数的传递看成是“小数点”+“整数”两个部分即可。

6、byteVector字节向量类型

前面我们讨论了整数、浮点数、字符串，所有的编码其实都遵循了一个原则，即一个字节能够传递的最大值只能小于128，要传递更大的值则需要“进位”。但我们需要传递的字节一定要大于128该如何是好，比如中文。我们使用前面的字符串、ASCII、整数，也不是不能编码，但解码起来就有点麻烦。很明显这时候就可以用到字节向量。

使用上述代码输出为：

msg111= -> {123, ????????}

outByteStr=11100000,11111011,10001000,11001110,11111011,11001110,11111011,10111001,11111110,10111001,11111110,

二进制数据解析如下：

二进制数	解码过程	解码结果
11100000		PMap
11111011	01111011=123	123
10001000	00001000=8	8个字节
11001110,11111011, 11001110,11111011, 10111001,11111110, 10111001,11111110	11001110,11111011=CE FB 11001110,11111011=CE FB 10111001,11111110=B9 FE 10111001,11111110=B9 FE CEFB CEFB B9FE B9FE=嘻嘻哈哈	嘻嘻哈哈

有点类似浮点数的编码，这里先传递字节向量的长度“8”，接着传递字节向量。由于字节向量的长度已指定，故传输数据时不再遵循停止位的概念。

另注意这里使用的是GBK编码，故直接输出是乱码。

四、回顾

数据类型	说明	备注
ascii	ASCII字符串类型	遵循一般停止位规则，最后一个字节的第一位为1则是该字段最后一个字节，而后根据ASCII码表直接转字符串即可。
string	字符串	同上
int	有符号整数	遵循一般停止位规则，注意第一位（除开停止位之外的）为“0”则是正整数，则按128进位的规则进行数值转换即可。第一位（除开停止位之外的）为“1”则是负整数，则将全部字节去掉停止位后，直接转为整数即可。负数转换时需要注意前面要补1。
uInt	无符号整数	遵循一般停止位规则，由于知道一定是正整数，则直接按128进位的规则进行数值转换即可。
decimal	浮点数类型	分两部分进行传递，两个部分均遵循一般停止位规则。第一部分是浮点数的“小数点位数”，第二部分则是整数。注意是有符号整数，遵循int的解码方式即可。
byteVector	字节向量类型	分两部分进行传递，第一部分是字节向量的长度，遵循一般停止位规则。第二部分则是纯byte数据，不再遵循停止位规则，但由于前面有传递其长度，故也不会出错。

结语：这里只是最基本的编码解码规则，到这里也只是能稍微看懂一点还无法进行真正的FAST解码。后面的“操作符”及null什么的才是硬骨头。