Linux多线程网络通信-编程知识

思路：主线程（只有一个）建立连接，就创建子线程。子线程开始通信。
在这里插入图片描述共享资源：全局数据区，堆区，内核区描述符。
线程同步不同步需要取决于线程对共享资源区的数据的操作，如果是只读就不需要，如果是写就需要了。

多线程布置过程

（1）包含对应的头文件，特别是多线程库文件pthread.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>//多线程的头文件

(2)创建监听套接字

    // 1. 创建监听的套接字  https://subingwen.cn/linux/socket/。返回的是文件描述符int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(lfd == -1){perror("socket");exit(0);}

（3）端口绑定

使用 struct sockaddr_in 类型的结构体来存储数据，需要注意的是大小端转换，因为网络通信使用大端序，需要htons()函数进行端口转换。端口设置完毕之后，可以设置ip地址，我们使用INADDR_ANY，表示任意绑定。

  struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;//地址族协议addr.sin_port = htons(10000);   // 大端端口，要使用的是大端端口，如果是字符串的大小端转换使用其他函数// INADDR_ANY代表本机的所有IP, 假设有三个网卡就有三个IP地址// 这个宏可以代表任意一个IP地址// 这个宏一般用于本地的绑定操作addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 这个宏的值为0 == 0.0.0.0int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));//使用强制类型转换if(ret == -1){perror("bind");exit(0);}

（4）设置监听

    // 3. 设置监听ret = listen(lfd, 128);//最多128个if(ret == -1){perror("listen");exit(0);}

（5）开始通信
因为我们要实现多线程并发，需要存储多个addr 和fd通信套接字。不是监听套接字。

struct SockInfo
{struct sockaddr_in addr;//地址信息int fd;//文件描述符           
};struct SockInfo infos[512];//最多接收256个客户端----------------------------------------
对结构体进行初始化，通信描述符设置为-1是为了判断其有没有被占有
*/// 等待并接受客户端的连接请求, 建立新的连接, 会得到一个新的文件描述符(通信的)		
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
参数:
sockfd: 监听的文件描述符
addr: 传出参数, 里边存储了建立连接的客户端的地址信息
addrlen: 传入传出参数，用于存储addr指向的内存大小
返回值：函数调用成功，得到一个文件描述符, 用于和建立连接的这个客户端通信，调用失败返回 -1
*///初始化结构体大小int max=sizeof(infos)/sizeof(infos[0]);for(int i=0;i<max;++i){memset(&infos[i],0,max);//将结构体全部设置为0infos[i].fd=-1;//通信描述符设置为-1}

（6）初始化完毕之后需要开始进行进行通信操作

int clilen = sizeof(struct sockaddr_in);

定义一个结构体指针，如果通信套接字fd=-1的话，说明没有被占有，因为如果占用了就会返回fd套接字，失败才返回-1.
所以如果-1的话，就令这个指针指向一个info数组元素。

        struct SockInfo* pinfo;//结构体指针for(int i=0;i<max;++i){if(infos[i].fd==-1){pinfo=&infos[i];break;}}

开始进行accept()，如果成功了就开辟子线程，把参数pinfo指针指向的内存数据传递给子线程，其实就是对应IP地址，端口，通信协议等数据。

int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&pinfo->addr, &clilen);//并且是个阻塞函数pinfo->fd=cfd;if(cfd == -1){perror("accept");break;}//如果连接已经成功了我们需要创建一个子线程，来处理这个客户端连接的数据pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,working,pinfo);//通过pinfo指针变量传递数据给子线程pthread_detach(tid);//避免阻塞在这里，使用线程分离

主线程结束了说明通信服务器已经关闭，close监听套接字。

close(lfd);//监听的文件描述符，通信的不需要关闭，因为子线程需要使用

（7）子线程就是对数据的读取操作了。

//子线程函数
void* working(void* arg)
{   struct SockInfo*pinfo=(struct SockInfo*)arg;// 打印客户端的地址信息char ip[24] = {0};printf("客户端的IP地址: %s, 端口: %d\n",inet_ntop(AF_INET, &pinfo->addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),ntohs(pinfo->addr.sin_port));// 5. 和客户端通信while(1){// 接收数据char buf[1024];memset(buf, 0, sizeof(buf));int len = read(pinfo->fd, buf, sizeof(buf));//阻塞函数，cfd是通信的文件描述符accept的函数返回值if(len > 0){printf("客户端say: %s\n", buf);write(pinfo->fd, buf, len);//发送数据的函数}else if(len  == 0){printf("客户端断开了连接...\n");break;}else{perror("read");break;}}close(pinfo->fd);pinfo->fd=-1;return 0;
}

全部代码，server_muti

// server_muti.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>//多线程的头文件void* working(void*arg);
struct SockInfo
{struct sockaddr_in addr;//地址信息int fd;//文件描述符           
};struct SockInfo infos[512];int main()
{// 1. 创建监听的套接字  https://subingwen.cn/linux/socket/。返回的是文件描述符int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(lfd == -1){perror("socket");exit(0);}// 2. 将socket()返回值和本地的IP端口绑定到一起struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;//地址族协议addr.sin_port = htons(10000);   // 大端端口，要使用的是大端端口，如果是字符串的大小端转换使用其他函数// INADDR_ANY代表本机的所有IP, 假设有三个网卡就有三个IP地址// 这个宏可以代表任意一个IP地址// 这个宏一般用于本地的绑定操作addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 这个宏的值为0 == 0.0.0.0int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));//使用强制类型转换if(ret == -1){perror("bind");exit(0);}// 3. 设置监听ret = listen(lfd, 128);if(ret == -1){perror("listen");exit(0);}//初始化结构体大小int max=sizeof(infos)/sizeof(infos[0]);for(int i=0;i<max;++i){memset(&infos[i],0,max);//将结构体全部设置为0infos[i].fd=-1;//通信描述符设置为-1}// 4. 阻塞等待并接受客户端连接//struct sockaddr_in cliaddr;int clilen = sizeof(struct sockaddr_in);while(1){   struct SockInfo* pinfo;//结构体指针for(int i=0;i<max;++i){if(infos[i].fd==-1){pinfo=&infos[i];break;}}int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&pinfo->addr, &clilen);//并且是个阻塞函数pinfo->fd=cfd;if(cfd == -1){perror("accept");break;}//如果连接已经成功了我们需要创建一个子线程，来处理这个客户端连接的数据pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,working,pinfo);//通过pinfo指针变量传递数据给子线程pthread_detach(tid);//避免阻塞在这里，使用线程分离}close(lfd);//监听的文件描述符，通信的不需要关闭，因为子线程需要使用return 0;
}//子线程函数
void* working(void* arg)
{   struct SockInfo*pinfo=(struct SockInfo*)arg;// 打印客户端的地址信息char ip[24] = {0};printf("客户端的IP地址: %s, 端口: %d\n",inet_ntop(AF_INET, &pinfo->addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),ntohs(pinfo->addr.sin_port));// 5. 和客户端通信while(1){// 接收数据char buf[1024];memset(buf, 0, sizeof(buf));int len = read(pinfo->fd, buf, sizeof(buf));//阻塞函数，cfd是通信的文件描述符accept的函数返回值if(len > 0){printf("客户端say: %s\n", buf);write(pinfo->fd, buf, len);//发送数据的函数}else if(len  == 0){printf("客户端断开了连接...\n");break;}else{perror("read");break;}}close(pinfo->fd);pinfo->fd=-1;return 0;
}

client.c

// client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main()
{// 1. 创建通信的套接字int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(fd == -1){perror("socket");exit(0);}// 2. 连接服务器struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(10000);   // 大端端口inet_pton(AF_INET, "你的地址", &addr.sin_addr.s_addr);int ret = connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if(ret == -1){perror("connect");exit(0);}// 3. 和服务器端通信int number = 0;while(1){// 发送数据char buf[1024];sprintf(buf, "你好, 服务器...%d\n", number++);write(fd, buf, strlen(buf)+1);// 接收数据memset(buf, 0, sizeof(buf));int len = read(fd, buf, sizeof(buf));if(len > 0){printf("服务器say: %s\n", buf);}else if(len  == 0){printf("服务器断开了连接...\n");break;}else{perror("read");break;}sleep(1);   // 每隔1s发送一条数据}close(fd);return 0;
}