网络编程——阻塞TCP多线程多客户端

向右看齐 2023-07-23 04:57 37阅读 0赞

前面已经介绍了简单TCP套接字编程：`https://blog.csdn.net/weixin_42109012/article/details/105308403`  
但是只是实现了一对一的简单通讯，这是由于函数的阻塞机制导致的，同一时间只能一个客户端访问。

## 一、SOKECT操作模式 ##

**1、 SOKECT操作模式都可以看做**  
（1）阻塞：

默认模式
    针对函数、针对线程
    执行到某函数，停在那，函数有结果或者接收到数据后才执行下一条语句
    当前线程会被挂起 
    阻塞式函数（可设定为阻塞的函数）
    阻塞函数（总是阻塞）

（2）非阻塞：

针对函数和线程
    不管成功与否，函数立即返回，执行下一条语句
    可能还没收到数据
    可能过一会才会有结果
    需要过一定时间再来查看结果或接收数据。

（3）同步：

针对事务，针对客户端与服务器端的配合，特别针对客户端。
    一个事务，一端发出请求后，必须等待另一边返回结果后才会继续下一个事务。

（4）异步：

针对事务，针对客户端与服务器端的配合
    客户端和服务器端各干各的
    客户端发了个请求，不会等待服务器端响应，接着干别的了。
    服务器端处理完客户端请求后，通知客户端接收或处理结果。
    一般需要设置回调函数或构建消息机制

（5 ）操作模式关系

阻塞一定是同步
    同步不一定阻塞
    异步一定是非阻塞

**2、Windows操作系统提供了以下几种模型。**  
选择（Select）  
异步选择（WSAAsyncSelect）  
事件选择（WSAEventSelect）  
重叠I/O（Overlapped I/O）  
完成端口（Completion Port)

## 二、阻塞模式多线程实现多客户端 ##

**1、 阻塞式函数**  
（1）一定阻塞

Socket、bind、listen、select

（2）不一定阻塞（可以设为非阻塞）

1、Accept
    等客户端的连接（1个连接成功，返回）
    2、Connect
    默认超时时间：大概75秒
    不断尝试连接服务器端（一旦连接成功，超时退出）
    3、Send/sendto
    发送缓冲区大小，1.1默认值8k，2.2为64k
    发送缓冲区是否填满，（没满，完成写缓存，返回）
    4、Recv/recvfrom
    接收缓冲区数据是否为空（1个字节以上返回，返回同时清除缓冲区中对应数据）

**2、多线程服务端程序设计**  
（1）线程概念  
每个线程独立运行，互不干扰，一个线程阻塞，不影响其它线程执行

（2）函数介绍

\_BegingThread(基本C、c++）

库文件：#include <process.h> 
    创建函数：
    uintptr_t _beginthread(
    	void( *start_address )( void * ),	//线程函数
    	unsigned stack_size,	//栈大小，0
    	void *arglist	//参数，NULL
    );
    线程函数：void threadproc(void * param)
    线程结束：_endthread();

\_beginthreadex（c++、vc++）

创建函数：
    unsigned long _beginthreadex( 
    	void *security, 		//安全属性，NULL
    	unsigned stack_size,	//堆栈的大小,0
    	 unsigned ( __stdcall *start_address )( void * ), //线程函数
    	void *arglist,			//参数，NULL
    	 unsigned initflag,		//0立即运行
    	unsigned *thrdaddr );	//线程ID
    线内结束： _endthreadex 
    其他同_beginthread

## 三、网络编程——阻塞TCP多线程多客户端 ##

使用的是阻塞模式下多线程实现多客户端

**1、服务端——server.cpp**

/*****************************************************************************
    * @author: ljf                                                               *
    * @date  : 2020/03/17                                                        *
    * @file  : Server.cpp                                                        *
    * @brief : 基于TCP协议通信——服务端                                         *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    *                           Change History                                   *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    * Date        | Version   | Author         | Description                     *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    * 2020/03/17  | 1.0       | ljf            | 创建并简单实现                  *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    * 2020/03/31  | 2.0       | ljf            | 实现多客户端同时访问            *
    *****************************************************************************/
    
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <winsock.h>
    #include <process.h>
    
    #pragma comment(lib, "wsock32.lib")	//隐式加载
    
    #define BUFF_SIZE 1024				//宏定义缓冲区大小
    
    /*****************************************************************************
    * @data  : 2020/3/31                                                         *
    * @brief : 多线程实现信息交互                                                *
    * @input :                                                                   *
    *   *p : 客户端套接字                                                        *
    * @output:                                                                   *
    *   none : none                                                              *
    *****************************************************************************/
    void my_thread(void* p) {
        
    	char RECV_BUFF[BUFF_SIZE];	//接收数据
    	char reply[] = "已收到";
    
    	SOCKET client_socket = *(SOCKET*)p;
    	sockaddr_in client_addr;
    	int client_addr_len = sizeof(client_addr);
    	//获取客户端信息
    	getpeername(client_socket, (sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
    	int client_port = ntohs(client_addr.sin_port);
    	char client_ip[20];
    	strcpy_s(client_ip, inet_ntoa(client_addr.sin_addr));	//将转换后的IP地址从缓冲区复制出来
    
    	//信息交互
    	while (1) {
        
    		//清空缓冲区
    		memset(RECV_BUFF, 0, BUFF_SIZE);
    		//信息是否接受成功
    		if (0 < recv(client_socket, RECV_BUFF, BUFF_SIZE, 0)) {
        
    			printf("[Recv %s:%d]: %s\n", client_ip, client_port, RECV_BUFF);
    			send(client_socket, reply, strlen(reply), 0);
    		}
    		//排除了0，负数情况下客户端已关闭
    		else {
        
    			break;
    		}
    	}
    	printf("[%s:%d Disconnected]\n", client_ip, client_port);
    	closesocket(client_socket);
    	_endthread();
    }
    
    int main() {
        
    	//初始化套接字
    	WSADATA wsadata;
    	if (WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsadata) != 0) {
        	//版本1
    		printf("WSAStartup error ---- Error Code: %d", WSAGetLastError());
    		WSACleanup();
    		return -1;
    	}
    
    	//创建监听套接字
    	SOCKET server_socket;
    	server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    	if (INVALID_SOCKET == server_socket) {
        
    		printf("create socket error ---- Error Code: %d", WSAGetLastError());
    		WSACleanup();
    		return -2;
    	}
    
    	//初始化监听信息
    	sockaddr_in server_addr;							//服务器地址信息
    	int server_addr_len = sizeof(server_addr);
    	server_addr.sin_family = AF_INET;
    	server_addr.sin_port = htons(5678);
    	server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	//inet_addr("127.0.0.1")
    	if (SOCKET_ERROR == bind(server_socket, (SOCKADDR*)&server_addr, server_addr_len)) {
        
    		printf("socket bind error ---- Error Code: %d", WSAGetLastError());
    		WSACleanup();
    		return -3;
    	}
    
    	//监听端口
    	if (SOCKET_ERROR == listen(server_socket, 5)) {
        
    		printf("socket listen error —— Error Code: %d", WSAGetLastError());
    		WSACleanup();
    		return -4;
    	}
    	printf("Listening...\n");
    
    	sockaddr_in client_addr;					//客户端地址，等待连接
    	int client_addr_len = sizeof(client_addr);	//客户端地址大小
    	SOCKET client_socket;						//客户端套接字
    
    	//TCP阻塞accept，多线程接收信息
    	while (1) {
        
    		client_socket = accept(server_socket, (SOCKADDR*)&client_addr, &client_addr_len);
    		printf("[%s:%d Connected]\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
    		_beginthread(my_thread, 0, &client_socket);
    	}
    
    	closesocket(server_socket);				//关闭监听套接字
    	WSACleanup();							//释放套接字资源
    	system("pause");						//等待
    	return 0;
    }

**2、客户端——client.cpp**

/*****************************************************************************
    * @author  : ljf                                                             *
    * @date    : 2020/03/17                                                      *
    * @file    : Client.cpp                                                      *
    * @brief   : 基于TCP协议通信——客户端                                       *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    *                           Change History                                   *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    * Date        | Version   | Author         | Description                     *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    * 2020/03/17  | 1.0       | ljf            | 创建并简单实现                  *
    *----------------------------------------------------------------------------*
    * 2020/03/31  | 2.0       | ljf            | 实现自己编辑发送数据            *
    *****************************************************************************/
    
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <winsock.h>
    
    #pragma comment(lib, "wsock32.lib")	//隐式加载
    
    #define BUFF_SIZE 1024				//宏定义缓冲区大小
    
    int main() {
        
    	int HOST_PORT = 5678;			//服务器端口
    	char HOST_IP[20] = "127.0.0.1";	//服务器IP
    	char RECV_BUFF[BUFF_SIZE];		//缓冲区
    	char SEND_BUFF[BUFF_SIZE];
    
    	//初始化套接字
    	WSADATA wsadata;
    	if (0 != WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsadata)) {
        		//版本1
    		printf("WSAStartup error —— Error Code: %d", WSAGetLastError());
    		WSACleanup();
    		return -1;
    	}
    
    	//创建客户端套接字
    	SOCKET client_socket;
    	client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    	if (INVALID_SOCKET == client_socket) {
        
    		printf("create socket error —— Error Code: %d", WSAGetLastError());
    		WSACleanup();
    		return -2;
    	}
    
    	//初始服务器地址信息
    	sockaddr_in server_socket;
    	server_socket.sin_family = AF_INET;
    	server_socket.sin_port = htons(HOST_PORT);
    	server_socket.sin_addr.s_addr = inet_addr(HOST_IP);
    	if (SOCKET_ERROR == connect(client_socket, (SOCKADDR*)&server_socket, sizeof(server_socket))) {
        
    		printf("[%s:%d Connect failed —— Error Code: %d]\n", inet_ntoa(server_socket.sin_addr), ntohs(server_socket.sin_port), WSAGetLastError());
    		WSACleanup();
    		return -3;
    	}
    	else {
        
    		printf("[%s:%d Connect success]\n", inet_ntoa(server_socket.sin_addr), ntohs(server_socket.sin_port));
    	}
    
    	//信息交互
    	while (1) {
        
    		//清空缓冲区
    		memset(SEND_BUFF, 0, BUFF_SIZE);
    		memset(RECV_BUFF, 0, BUFF_SIZE);
    
    		printf("[Send]: ");
    		//读取一行字符串，回车结束，回车会被读入
    		fgets(SEND_BUFF, BUFF_SIZE, stdin);
    		//处理末尾的回车
    		SEND_BUFF[strlen(SEND_BUFF) - 1] = '\0';
    
    		if (strlen(SEND_BUFF) != 0) {
        
    			//收发数据
    			send(client_socket, SEND_BUFF, strlen(SEND_BUFF), 0);
    			recv(client_socket, RECV_BUFF, BUFF_SIZE, 0);
    			printf("[Recv]: %s\n", RECV_BUFF);
    		}
    	}
    
    	closesocket(client_socket);		//关闭客户端套接字
    	WSACleanup();					//释放套接字资源
    	system("pause");				//等待
    	return 0;
    }

## 四、结果 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjEwOTAxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 五、总结 ##

1、问题  
客户端同时连接  
发送数据太大处理

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