【LINUX/UNIX网络编程】之简单多线程服务器（多人群聊系统）
【LINUX/UNIX网络编程】之简单多线程服务器（多人群聊系统）
马三小伙儿
发布于 2018-09-12 15:10:45
发布于 2018-09-12 15:10:45
文章被收录于专栏：游戏开发那些事
RT，Linux下使用c实现的多线程服务器。这个真是简单的不能再简单的了，有写的不好的地方，还希望大神轻拍。(＞﹏＜)
本学期Linux、unix网络编程的第四个作业。
先上实验要求：
【实验目的】
1、熟练掌握线程的创建与终止方法；
2、熟练掌握线程间通信同步方法；
3、应用套接字函数完成多线程服务器，实现服务器与客户端的信息交互。
【实验内容】
通过一个服务器实现最多5个客户之间的信息群发。
服务器显示客户的登录与退出；
客户连接后首先发送客户名称，之后发送群聊信息；
客户输入bye代表退出，在线客户能显示其他客户的登录于退出。
实现提示：
1、服务器端：
主线程：
定义一个全局客户信息表ent，每个元素对应一个客户，存储：socket描述符、客户名、客户IP、客户端口、状态（初值为0）。
主线程循环接收客户连接请求，在ent中查询状态为0的元素，
如果不存在状态为0的元素（即连接数超过最大连接数），向客户发送EXIT标志；
否则，修改客户信息表中该元素的socket描述符、客户IP、客户端口号，状态为1（表示socket可用）；
同时创建一个通信线程并将客户索引号index传递给通信线程。
通信线程：
首先向客户端发送OK标志
循环接收客户发来信息，若信息长度为0，表示客户端已关闭，向所有在线客户发送该用户退出；
若信息为用户名，修改全局客户信息表ent中index客户的用户名name，并显示该用户登录；
若信息为退出，修改全局客户信息表ent中index客户状态为0，并显示该用户退出，终止线程；
同时查询全局客户信息表ent，向状态为1的客户发送接收的信息。
2、客户端：
根据用户从终端输入的服务器IP地址及端口号连接到相应的服务器；
连接成功后，接收服务端发来的信息，若为EXIT，则达到最大用户量，退出；
若为OK，可以通讯，首先先发送客户名称；
主进程循环从终端输入信息，并将信息发送给服务器；
当发送给服务器为bye后，程序退出。
同时创建一个线程负责接收服务器发来的信息，并显示，当接收的长度小于等于0时终止线程；
有了上一次多进程服务器的编写经验以后，写起多线程就简单多了。
照例还是绘制一下流程图，以方便我们理清思路。
好啦，现在可以开始撸代码了。
先实现一下用于通信的结构体clientmsg.h：（和多进程服务器是一样的）
1 //CLIENTMSG between server and client
2 #ifndef _clientmsg
3 #define _clientmsg
4
5 //USER MSG EXIT for OP of CLIENTMSG
6 #define EXIT -1
7 #define USER 1
8 #define MSG 2
9 #define OK 3
10
11 #ifndef CMSGLEN
12 #define CMSGLEN 100
13 #endif
14
15 struct CLIENTMSG{
16 int OP;
17 char username[20];
18 char buf[CMSGLEN];
19 };
20
21 #endif客户端程序看起来比较简单，咱们把它实现了，client.c：
1 #include <stdio.h>
2 #include <string.h>
3 #include <sys/socket.h>
4 #include <netinet/in.h>
5 #include <stdlib.h>
6 #include <sys/types.h>
7 #include <sys/wait.h>
8 #include <signal.h>
9 #include <unistd.h>
10 #include <pthread.h>
11 #include "clientmsg.h"
12
13 struct ARG{
14 int sockfd;
15 struct CLIENTMSG clientMsg;
16 };
17
18 void *func(void *arg);
19 void process_cli(int sockfd,struct CLIENTMSG clientMsg);
20 int main(){
21 int sockfd;
22 char ip[20];
23 int port;
24 pthread_t tid;
25 struct sockaddr_in server;
26 struct CLIENTMSG clientMsgSend;
27 struct ARG *arg;
28 /*---------------------socket---------------------*/
29 if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))== -1){
30 perror("socket error\n");
31 exit(1);
32 }
33
34 /*---------------------connect--------------------*/
35 printf("Please input the ip:\n");
36 scanf("%s",ip);
37 printf("Please input the port:\n");
38 scanf("%d",&port);
39 bzero(&server,sizeof(server));
40 server.sin_family = AF_INET;
41 server.sin_port = htons(port);
42 inet_aton(ip,&server.sin_addr);
43 if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)&server,sizeof(server))== -1){
44 perror("connect() error\n");
45 exit(1);
46 }
47 recv(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),0);
48 if(clientMsgSend.OP == OK){
49 //创建一个线程
50 arg = (struct ARG *)malloc(sizeof(struct ARG));
51 arg->sockfd = sockfd;
52 pthread_create(&tid,NULL,func,(void *)arg);
53 //主线程
54 printf("Please input the username:\n");
55 scanf("%s",clientMsgSend.username);
56 clientMsgSend.OP = USER;
57 send(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),0);
58 while(1){
59 clientMsgSend.OP = MSG;
60 scanf("%s",clientMsgSend.buf);
61 if(strcmp("bye",clientMsgSend.buf) == 0){
62 clientMsgSend.OP = EXIT;
63 send(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),0);
64 break;
65 }
66 send(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),0);
67 }
68 pthread_cancel(tid);
69 }
70 else{
71 printf("以达到最大连接数！\n");
72 }
73 /*------------------------close--------------------------*/
74 close(sockfd);
75
76 return 0;
77 }
78
79
80 void *func(void *arg){
81 struct ARG *info;
82 info = (struct ARG *)arg;
83 process_cli(info->sockfd,info->clientMsg);
84 free(arg);
85 pthread_exit(NULL);
86 }
87 void process_cli(int sockfd,struct CLIENTMSG clientMsg){
88 int len;
89 while(1){
90 bzero(&clientMsg,sizeof(clientMsg));
91 len =recv(sockfd,&clientMsg,sizeof(clientMsg),0);
92 if(len > 0){
93 if(clientMsg.OP ==USER){
94 printf("the user %s is login.\n",clientMsg.username );
95 }
96 else if(clientMsg.OP == EXIT){
97 printf("the user %s is logout.\n",clientMsg.username);
98 }
99 else if(clientMsg.OP == MSG){
100 printf("%s: %s\n",clientMsg.username,clientMsg.buf );
101 }
102 }
103 }
104 }然后是服务器端的实现，server.c：
1 #include <stdio.h>
2 #include <string.h>
3 #include <sys/socket.h>
4 #include <netinet/in.h>
5 #include <stdlib.h>
6 #include <sys/types.h>
7 #include <sys/wait.h>
8 #include <sys/stat.h>
9 #include <unistd.h>
10 #include <fcntl.h>
11 #include <sys/ipc.h>
12 #include <pthread.h>
13 #include "clientmsg.h"
14
15 struct Entity{
16 int sockfd;
17 char username[20];
18 char buf[CMSGLEN];
19 struct sockaddr_in client;
20 int stat;
21 };
22
23 void *func(void *arg);
24 void communicate_process(int index);
25 struct Entity ent[5];
26
27 int main(){
28
29 struct sockaddr_in server;
30 struct sockaddr_in client;
31 int listenfd,connetfd;
32 char ip[20];
33 int port;
34 int addrlen;
35 struct CLIENTMSG clientMsg;
36 pthread_t tid;
37 int *arg;
38 /*---------------------socket-------------------*/
39 if((listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))== -1){
40 perror("socket() error\n");
41 exit(1);
42 }
43
44 /*----------------------IO-----------------------*/
45 printf("Please input the ip:\n");
46 scanf("%s",ip);
47 printf("Please input the port:\n");
48 scanf("%d",&port);
49
50 /*---------------------bind----------------------*/
51 bzero(&server,sizeof(server));
52 server.sin_family = AF_INET;
53 server.sin_port = htons(port);
54 server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
55 if(bind(listenfd,(struct sockaddr *)&server,sizeof(server))== -1){
56 perror("bind() error\n");
57 exit(1);
58 }
59
60 /*----------------------listen-------------------*/
61 if (listen(listenfd,5)== -1){
62 perror("listen() error\n");
63 exit(1);
64 }
65 int i;
66 for(i=0;i<5;i++){
67 ent[i].stat = 0;
68 }
69 while(1){
70 addrlen = sizeof(client);
71 if((connetfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&addrlen))== -1){
72 perror("accept() error\n");
73 exit(1);
74 }
75 int index = 5;
76 for(i=0;i<5;i++){
77 if(ent[i].stat == 0){
78 index = i;
79 break;
80 }
81 }
82 if(index <= 4){
83 printf("connetfd:%d\n",connetfd );
84 ent[index].client = client;
85 ent[index].sockfd = connetfd;
86 ent[index].stat = 1;
87 arg = malloc(sizeof(int));
88 *arg = index;
89 pthread_create(&tid,NULL,func,(void *)arg);
90
91 }
92 else{
93 bzero(&clientMsg,sizeof(clientMsg));
94 clientMsg.OP = EXIT;
95 send(connetfd,&clientMsg,sizeof(clientMsg),0);
96 close(connetfd);
97 }
98
99 }
100
101 /*----------------------close-------------------*/
102
103 close(listenfd);
104
105 return 0;
106 }
107
108
109 /*----------------------------函数实现区----------------------------*/
110 void *func(void *arg){
111 int *info ;
112 info = (int *)arg;
113 communicate_process( *info);
114 pthread_exit(NULL);
115 }
116 void communicate_process(int index){
117 struct CLIENTMSG sendMsg;
118 struct CLIENTMSG recvMsg;
119 printf("sockfd:%d\n",ent[index].sockfd );
120 sendMsg.OP = OK;
121 send(ent[index].sockfd,&sendMsg,sizeof(sendMsg),0);
122
123 while(1){
124 bzero(&sendMsg,sizeof(sendMsg));
125 bzero(&recvMsg,sizeof(recvMsg));
126 int len =recv(ent[index].sockfd,&recvMsg,sizeof(recvMsg),0);
127 if(len > 0){
128 if(recvMsg.OP == USER){
129 printf("user %s login from ip:%s,port:%d\n",recvMsg.username,inet_ntoa(ent[index].client.sin_addr),ntohs(ent[index].client.sin_port) );
130 bcopy(recvMsg.username,ent[index].username,strlen(recvMsg.username));
131 sendMsg.OP = USER;
132 }
133 else if(recvMsg.OP == EXIT){
134 printf("user %s is logout\n",recvMsg.username );
135 sendMsg.OP = EXIT;
136 ent[index].stat = 0;
137 int i;
138 for(i=0;i<5;i++){
139 if(ent[i].stat == 1){
140
141 send(ent[i].sockfd,&sendMsg,sizeof(sendMsg),0);
142 }
143 }
144 break;
145 }
146 else if(recvMsg.OP == MSG){
147 sendMsg.OP = MSG;
148 }
149 bcopy(recvMsg.username,sendMsg.username,strlen(recvMsg.username));
150 bcopy(recvMsg.buf,sendMsg.buf,strlen(recvMsg.buf));
151 int i;
152 for(i=0;i<5;i++){
153 if(ent[i].stat == 1){
154 printf("stat 1...\n");
155 send(ent[i].sockfd,&sendMsg,sizeof(sendMsg),0);
156 }
157 }
158 }
159 else{
160 continue;
161 }
162 }
163 }最后是makefile文件：
main:server.o client.o
gcc server.o -oserver -lpthread
gcc client.o -oclient -lpthread
server.o:server.c clientmsg.h
gcc -c server.c
client.o:client.c clientmsg.h
gcc -c client.c如果程序中引入了#include <pthread.h>，要记得在编译的时候 加上 -lpthread。
下面上一下演示过程：（测试环境，Red Hat Enterprise Linux 6 + centos系Linux，ubuntu下可能会有些问题。）
首先先把服务端启动开来，为了方便测试，这里直接使用的是127.0.0.1的localhost。
然后启动两个客户端用来测试，在用户登录的时候客户端会有消息提醒。服务端会有日志打印输出客户端的名字和登录ip、端口。
客户可以发送消息了，如图发送与接收均正常。这里为了简单演示只是启动了2个。
输入bye以后即可退出聊天并下线。当有客户下线的时候，在线的客户端会收到下线提醒，客户端会有日志打印输出。
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原始发表：2015-11-23 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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