在socket的网络编程中常常采用多线程的方法来进行与多个客户端的通信,使服务器与多个客户端的通信并发、并行地进行。相比于多进程,多线程的好处是共用一块内存空间,下面我们来看一个简单的例子,就是多个客户端将字符串发送给服务器,服务器再将字符串反转后回复给客户端
服务器 server.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 1234
#define BACKLOG 1
void *start_routine( void *ptr)
{
int fd = *(int *)ptr;
char buf[100];
int numbytes;
int i,c=0;
printf("this is a new thread,you got connected\n");
printf("fd=%d\n",fd);
if ((numbytes=recv(fd,buf,100,0)) == -1){
printf("recv() error\n");
exit(1);
}
char str[numbytes];
char buffer[numbytes];
//将收到的字符串反转
for(c=0;c<(numbytes-1);c++)
{
buffer[c]=buf[c];
}
printf("receive message:%s\n",buf);
printf("numbytes=%d\n",numbytes);
for(i=0;i1-i];
}
printf("server will send:%s\n",str);
numbytes=send(fd,str,sizeof(str),0);
printf("send numbytes=%d\n",numbytes);
close(fd);
}
int main()
{
int listenfd, connectfd;
struct sockaddr_in server;
struct sockaddr_in client;
int sin_size;
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
pthread_t thread; //定义一个线程号
if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
perror("Creating socket failed.");
exit(1);
}
int opt = SO_REUSEADDR;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
bzero(&server,sizeof(server));
server.sin_family=AF_INET;
server.sin_port=htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);
// 绑定
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
perror("Bind error.");
exit(1);
}
// 监听
if(listen(listenfd,BACKLOG) == -1){ /* calls listen() */
perror("listen() error\n");
exit(1);
}
while(1)
{
// accept
if ((connectfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&sin_size))==-1) {
perror("accept() error\n");
exit(1);
}
printf("You got a connection from %s\n",inet_ntoa(client.sin_addr) );
pthread_create(&thread,NULL,start_routine,(void *)&connectfd);
}
close(listenfd);
}
客户端 client.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 1234
#define MAXDATASIZE 100
char receiveM[100];
char sendM[100];
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, numbytes;
struct hostent *he;
struct sockaddr_in server;
//检查用户输入,如果用户输入不正确,提示用户正确的输入方法
if (argc !=2) { printf("Usage: %s \n" ,argv[0]);
exit(1);
}
// 通过函数 gethostbyname()获得字符串形式的ip地址,并赋给he
if ((he=gethostbyname(argv[1]))==NULL){
printf("gethostbyname() error\n");
exit(1);
}
// 产生套接字fd
if ((fd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))==-1){
printf("socket() error\n");
exit(1);
}
bzero(&server,sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(PORT);
server.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);
if(connect(fd, (struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr))==-1){
printf("connect() error\n");
exit(1);
}
// 向服务器发送数据
printf("send message to server:");
fgets(sendM,100,stdin);
int send_le;
send_le=strlen(sendM);
sendM[send_le-1]='\0';
send(fd,sendM,strlen(sendM),0);
// 从服务器接收数据
if ((numbytes=recv(fd,receiveM,MAXDATASIZE,0)) == -1){
printf("recv() error\n");
exit(1);
}
printf("receive message from server:%s\n",receiveM);
close(fd);
}
从运行结果来看,每一个客户端都分配给了一个fd值,即每一个客户端的线程都有各自的socket连接套接字。
在服务器程序中,我们可以看到,主程序中仅定义了一个线程标识符,而且仅创建了一个线程,这样就可以进行多个客户端的连接。个人理解:由于 socket的accept在while循环中,所以每有一个客户端请求连接服务器,都会生成一个新的连接套接字connectfd,而多个客户端连接上服务器后,共享一个线程的内存,各个客户端的线程之间并不是真正的并发、并行,而是线程的转换速度非常快,不断在多个客户端之间切换,(类比数码管的动态显示)。这样以来,就可以看做多个线程并行地和服务器进行通信。
所以说,在创建线程的函数pthread_create(&thread,NULL,start_routine,(void *)&connectfd) 中,我们要传递的参数只有socket的连接套接字connectfd就够了,因为数据的发送和接收函数recv/send只需要连接套接字connectfd,当然,也可以直接将客户端的地址结构体struct sockaddr_in client传递给线程,因为该结构体里面还包含着 协议族、ip地址、端口号等其他信息。要实现这个,服务器的程序可以仿照下面的程序:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 1234
#define BACKLOG 1 // 队列数,即可以排队的最大连接数
void *start_routine(void *arg); // 函数声明
// 定义一个ARG结构体,每一个线程都会定义一个ARG结构体,相当于一块内存
struct ARG {
struct sockaddr_in client;
int connfd;
} ;
void *start_routine(void *arg)
{
struct ARG *info;
info=(struct ARG *)arg;
int fd =(*info).connfd;
send(fd,"Welcome to my server.\n",22,0);
printf("this is a new thread\n");
// 发现了一个很奇怪的现象:线程中printf不加换行符\n就打印不出信息
close(fd);
free(arg);
}
int main()
{
int listenfd, connectfd;
struct sockaddr_in server;
struct sockaddr_in client;
int sin_size;
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
struct ARG *arg; //事实证明:ARG结构体放主函数里和放全局变量里并没有区别
pthread_t thread; //定义一个线程号
if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
perror("Creating socket failed.");
exit(1);
}
int opt = SO_REUSEADDR;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
bzero(&server,sizeof(server));
server.sin_family=AF_INET;
server.sin_port=htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);
// 绑定
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
perror("Bind error.");
exit(1);
}
// 监听
if(listen(listenfd,BACKLOG) == -1){ /* calls listen() */
perror("listen() error\n");
exit(1);
}
while(1)
{
// accept
if ((connectfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&sin_size))==-1) {
perror("accept() error\n");
exit(1);
}
//printf("You got a connection from %s\n",inet_ntoa(client.sin_addr) );
arg=malloc(sizeof(struct ARG));
arg->connfd=connectfd; // 连接描述符
//这里注意:一定要指明结构体内部变量的指针!!!
//不能直接指明结构体本身的指针
memcpy((void *)&arg->client,&client,sizeof(client));
pthread_create(&thread,NULL,start_routine,(void*)arg);
}
close(listenfd);
}
我们可以看,定义了一个结构体并分配一块内存,结构体里面包含连接套接字connectfd和户端的地址结构体struct sockaddr_in client,然后再用内存拷贝函数memcpy将各种信息拷贝至该结构体的对应地址处,用这种方法来传递给线程各个客户端的信息。