总结 Linux 下网络编程的知识点，梳理 TCP 服务器、TCP 客户端创建流程，列出网络编程常见的练习题。后面两个小节介绍 Linux 下线程编程的知识点，介绍子线程的创建方式、属性设置、完成运行，在结合子线程、select 配合 TCP 服务器处理客户端的连接。
TCP 服务器创建流程:
创建套接字
绑定 IP 地址和端口号(创建服务器)
设置监听的数量(限制最大可以连接的客户端数量)
等待客户端连接
实现基本通信
TCP 客户端创建流程
创建套接字
连接服务器
实现基本通信
任务 1：网络编程
练习：
【1】实现 TCP 服务器与 TCP 客户端之间的基本通信，收发数据 (按照上课的思路流程看函数文档)
【2】实现 TCP 服务器与 TCP 客户端之间的文件传输。(单个文件传输)
验证方式:(1) 同一台电脑演示 (2)同桌之间演示
考虑的问题:
(1) 网络的传输环境，考虑应答问题
(2) 数据丢包之后如何处理? 可以重发
(3) 超时处理
(4) 服务器与客户端之间连接断开处理。(客户端和服务器两边都需要重新连接)
文件传输可以在广告机中使用。
(扩展要求): 显示接收进度百分比，显示接收的文件名称，推荐: 定义结构体(使用数据结构)
(扩展)实现 TCP 服务器与 TCP 客户端之间的目录传输。
(扩展)实现网络聊天室(模仿 QQ 发送消息的效果)
一般情况下，推荐最大每次传输的字节数不超过 1024 字节。
任务 2：线程编程
#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);Compile and link with -pthread.-lpthread
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练习:
【1】学习线程的基本使用
#include <stdio.h>#include <pthread.h>
void *start_1(void *arg){ while(1) { printf("123\n"); sleep(1); }}
void *start_2(void *arg){ while(1) { printf("456\n"); sleep(1); }}
int main(int argc,char *argv[]){ pthread_t thread_1; pthread_t thread_2; pthread_create(&thread_1,NULL,start_1,NULL); pthread_create(&thread_2,NULL,start_2,NULL); while(1) { printf("789\n"); sleep(1); } return 0;}
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【2】实现一个服务器实现多个客户端的连接，实现通信。
思路: 一个客户端就是一个独立的线程。
【3】扩展练习: 实现服务器同时对多个客户端进行文件发送。
(1) 服务器连接上一个客户端就创建一个线程。
(2) 线程的函数需要写几个? 1 个
1 个函数需要考虑的问题: 函数的可重入性能!
需要考虑到资源抢占! 使用信号量！
(抢答器)
设置线程分离属性：
#include <stdio.h>#include <pthread.h>
char str1[]="123456";char str2[]="abcdef";void *start_1(void *arg){ printf("arg1=%s\n",arg); sleep(1);}
void *start_2(void *arg){ printf("arg2=%s\n",arg); sleep(2);}
int main(int argc,char *argv[]){ pthread_t thread_1; pthread_t thread_2; pthread_create(&thread_1,NULL,start_1,"线程1的参数传递测试"); pthread_create(&thread_2,NULL,start_2,"线程2的参数传递测试"); pthread_detach(thread_1); //设置线程的分离属性 pthread_detach(thread_2); //设置线程的分离属性 while(1) { } return 0;}
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任务 3: select 阻塞轮询机制
(1) 服务器什么时候收到数据? read
(2) 客户端什么时候收到数据? Read
(3) 客户端如何判断已经与服务器断开连接?
使用 select 机制 ，当 select 函数返回值为 1，read 函数为 0 就表示断开
(4) 服务器如何检测客户端已经断开连接？
采用心跳包的模式: 规定客户端每 5 秒钟发送一个特定的数据给服务器。
IO 多路复用是指内核一旦发现进程指定的一个或者多个 IO 条件准备读取，它就通知该进程。
IO 条件：
(1) 网络编程中的读写
(2) 标准输出输入中的读写
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
select:同时可以监控多个文件描述符。
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
参数:
int nfds :最大的文件描述符+1
fd_set *readfds :读事件发生
fd_set *writefds :写事件发生
fd_set *exceptfds:出现问题
struct timeval *timeout:轮询的时间。
填NULL表示无限阻塞。
结构体里的成员填0，表示不阻塞
结构体里的成员填>0，正常的阻塞时间
返回值： 0表示没有任何事件发生，负数表示失败。>0表示发生对应的事件。
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //清除指定文件描述符
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //检测指定的文件描述符是否发生了事件
void FD_SET(int fd, fd_set *set); //添加指定的文件描述符到fd描述符集合(多次调用)
void FD_ZERO(fd_set *set); //清除整个文件描述符集合
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
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TCP 服务器端处理：
#include <stdio.h>#include <sys/types.h> /* See NOTES */#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h> //使用大小端转换函数#include <string.h>#include <sys/select.h>#include <sys/time.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>
//函数声明void *start_routine_1(void *dev);void *start_routine_2(void *dev);
typedef void *(*start_routine) (void *);start_routine fun[]={start_routine_1,start_routine_2}; pthread_t thread_id[2]; //存放线程的标识符int clientfd[2]; //保存TCP客户端的网络套接字struct sockaddr_in client_address[2]; //存放客户端的信息socklen_t address_len[2]; //存放客户端结构体信息的长度
/*服务器端口号定义*/#define P_host 8080
/*TCP服务器代码*/int main(int argc,char *argv[]){ int socketfd; struct sockaddr_in server_address; //存放服务器的IP地址信息 memset(&server_address,0,sizeof(struct sockaddr_in)); //初始化内存空间 memset(client_address,0,sizeof(struct sockaddr_in)*2); //初始化内存空间 server_address.sin_family=PF_INET; //IPV4协议 server_address.sin_port=htons(P_host); //端口号赋值 server_address.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; //本地IP地址
/*1 .创建套接字*/ socketfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0); if(socketfd<0) { printf("服务器网络套接字创建失败!\n"); return -1; } /*2. 绑定端口，创建服务器*/ if(bind(socketfd,(const struct sockaddr *)&server_address,sizeof(struct sockaddr))!=0) { printf("服务器绑定端口失败!\n"); return -1; } /*3. 设监听的端口数量*/ if(listen(socketfd,10)!=0) { printf("服务器端口监听失败!\n"); return -1; } int i; for(i=0;i<2;i++) { address_len[i]=sizeof(struct sockaddr); //计算结构体大小 20 /*4. 等待客户端连接*/ if((clientfd[i]=accept(socketfd,(struct sockaddr *)&client_address[i],&address_len[i]))<0) { printf("等待客户端连接失败!\n"); break; } //创建线程 if(pthread_create(&thread_id[i],NULL,fun[i],NULL)!=0) { printf("线程_%d_创建失败!\n",i); } } while(1) { } //阻塞方式等待线程的结束 pthread_join(thread_id[0],NULL); pthread_join(thread_id[1],NULL); return 0; }
//线程1void *start_routine_1(void *dev){ while(1) { printf("TCP客户端1连接!\n"); sleep(2); } //终止线程 pthread_exit(NULL);}
//线程2void *start_routine_2(void *dev){ while(1) { printf("TCP客户端2连接!\n"); sleep(2); } //终止线程 pthread_exit(NULL);}
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