多线程并发服务器端的实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <pthread.h>
#define BUF_SIZE 100
#define MAX_CLNT 256
void* handle_clnt(void *arg);
void send_msg(char *msg, int len);
void error_handling(char *msg);
pthread_mutex_t mutx;
int clnt_socks[MAX_CLNT];
int clnt_cnt = 0;
int main(int argc, char *argv[]) {
    // 1.检查输入
    if (argc != 2) {
        printf("Usage: %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    // 2.初始化套接字
    int serv_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr;
    pthread_mutex_init(&mutx, NULL);
    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    // 3.bind() 套接字
    if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
        error_handling("bind() error");
    // 4.listen() 监听套接字
    if (listen(serv_sock, 5) == -1)
        error_handling("listen() error");
    struct sockaddr_in clnt_adr;
    int clnt_adr_sz;
    int clnt_sock;
    pthread_t t_id;
    while (1) {
        clnt_adr_sz = sizeof(clnt_adr);
        // 5.接入新的客户端
        clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);
        // 6.因为主线程和其他新建的子线程 1 可能同时访问 clnt_socks，所以需要锁
        pthread_mutex_lock(&mutx);                            // lock
        clnt_socks[clnt_cnt++] = clnt_sock;                    // 主线程要访问临界区，有新的客户连接添加到 clnt_socks 中
        pthread_mutex_unlock(&mutx);                        // unlock
        // 7.创建线程 1 向新接入的客户端提供服务
        pthread_create(&t_id, NULL, handle_clnt, (void*)&clnt_sock);
        // 8.调用 pthread_detach 函数从内存中完全销毁已终止的线程
        pthread_detach(t_id);
        printf("Connected client IP: %s \n", inet_ntoa(clnt_adr.sin_addr));
    }
    close (serv_sock);
    return 0;
}
void* handle_clnt(void *arg) {
    int clnt_sock = *((int*)arg);
    int str_len = 0, i;
    char msg[BUF_SIZE];
    while ((str_len = read(clnt_sock, msg, sizeof(msg))) != 0)
        send_msg(msg, str_len);
    pthread_mutex_lock(&mutx);                            // lock
    for (i=0; i<clnt_cnt; i++) {                        // 访问临界区 clnt_cnt
        if (clnt_sock == clnt_socks[i]) {                // 访问临界区 clnt_socks
            while (i++ < clnt_cnt-1)
                clnt_socks[i] = clnt_socks[i+1];        // 访问临界区 clnt_socks
            break;
        }
    }
    clnt_cnt--;                                            // 访问临界区 clnt_cnt                        
    pthread_mutex_unlock(&mutx);                        // unlock
    close(clnt_sock);
    return NULL;
}
// 这里通过循环向所有的客户端发送消息
void send_msg(char *msg, int len) {
    int i;
    pthread_mutex_lock(&mutx);                            // lock
    for (i=0; i<clnt_cnt; i++)                            // 访问临界区 clnt_cnt
        write(clnt_socks[i], msg, len);                    // 访问临界区 clnt_socks
    pthread_mutex_unlock(&mutx);                        // unlock
}
void error_handling(char *msg) {
    fputs(msg, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

所以写这些代码的时候，先不管临界区。把其他的代码写完以后，通过变量来划分临界区。

客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <pthread.h>
#define BUF_SIZE 100
#define NAME_SIZE 20
void* send_msg(void *arg);
void* recv_msg(void *arg);
void error_handling(char *msg);
char name[NAME_SIZE] = "[DEFAULT]";
char msg[BUF_SIZE];
int main(int argc, char *argv[]) {
    // 1.检查输入
    if (argc != 4) {
        printf("Usage: %s <IP> <port> <name> \n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    sprintf(name, "[%s]", argv[3]);
    // 2.初始化套接字
    int sock;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    // 3.向服务器端发起请求 connect
    if (connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
        error_handling("connect() error");
    // 4.创建线程，一个线程用于发送消息，另一个线程用于接收消息
    pthread_t snd_thread, rcv_thread;
    pthread_create(&snd_thread, NULL, send_msg, (void*)&sock);
    pthread_create(&rcv_thread, NULL, recv_msg, (void*)&sock);
    // 5.使用 thread_join 来监视线程的结束
    void *thread_return;
    pthread_join(snd_thread, &thread_return);
    pthread_join(rcv_thread, &thread_return);
    close(sock);
    return 0;
}
void* send_msg(void *arg) {
    int sock = *((int*) arg);
    char name_msg[NAME_SIZE+BUF_SIZE];
    while(1) {
        fgets(msg, BUF_SIZE, stdin);
        if (!strcmp(msg, "q\n") || !strcmp(msg, "Q\n")) {
            close (sock);
            exit(0);
        }
        sprintf(name_msg, "%s %s", name, msg);
        write(sock, name_msg, strlen(name_msg));
    }
    return NULL;
}
void* recv_msg(void *arg) {
    int sock = *((int*)arg);
    char name_msg[NAME_SIZE+BUF_SIZE];
    int str_len;
    while(1) {
        str_len = read(sock, name_msg, NAME_SIZE+BUF_SIZE-1);
        if (str_len == -1)
            return (void*)-1;
        name_msg[str_len] = 0;
        fputs(name_msg, stdout);
    }
    return NULL;
}
void error_handling(char *msg) {
    fputs(msg, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

运行以上程序

客户端：

服务器端：