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Winsock 编程入门 - 带客户端的多线程 TCP 服务器

Nish Nishant
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2002年3月6日

7分钟阅读

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介绍多线程 TCP 文件服务器、自定义 TCP 聊天协议和自定义 TCP 客户端

引言

在本系列之前的文章中，我们学习了编写一个简单的 TCP 服务器，该服务器一次只能接受一个连接；还学习了编写一个简单的 TCP 客户端，该客户端可以通过 HTTP 下载文件。但对于大多数人来说，显而易见的是，服务器程序肯定需要同时处理多个客户端连接。否则，如果一个客户端当前已连接，其他客户端将觉得该服务器没什么用。

在本文中，我们将编写一个多线程 TCP 服务器。此外，我们还将创建自己的自定义 TCP 聊天协议，尽管它非常简单。然后，我们还将编写一个客户端，该客户端将连接到此服务器并使用此协议进行聊天。您可以尝试同时运行客户端的多个实例，以测试服务器是否真的可以接受多个连接。服务器只是将请求的文件发送给客户端，然后客户端将其保存在客户端计算机上。

此处用于处理多个客户端的方法是经典的“每个客户端连接一个线程”的方法。还有其他更有效的处理多个连接的机制，例如 IO 完成端口。但是，如果聊天协议很简单，并且每个客户端连接的处理器负载不高，那么这是一种相当合理的方法，除非同时连接的客户端数量异常大。

编写多线程服务器

那些读过我关于编写简单 TCP 服务器的文章的人可能知道如何创建 TCP 服务器。其他人最好先阅读那篇文章。其他人可以继续。我们的 `main()` 函数与之前没有太大区别。我们启动服务器线程，然后无限循环等待 `_getch()`，直到有人按下 ESC 键，然后我们关闭服务器套接字并退出。

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
{
    int nRetCode = 0;	

    cout << "Press ESCAPE to terminate program\r\n";
    AfxBeginThread(MTServerThread,0);
    while(_getch()!=27);

    closesocket(server);
    WSACleanup();

    return nRetCode;
}

现在让我们看看服务器线程。直到我们调用 `listen()` 的部分，代码本质上是相同的。在 `accept()` 部分，我们做了一些小的更改。

UINT  MTServerThread(LPVOID pParam)
{		
    /*

    Code has been snipped off. 
    Refer zipped source for actual code

    */

    if(listen(server,10)!=0)
    {
        return 0;
    }

    SOCKET client;
    sockaddr_in from;
    int fromlen=sizeof(from);

    while(true)
    {
        client=accept(server,
            (struct sockaddr*)&from,&fromlen);
        AfxBeginThread(ClientThread,(LPVOID)client);	
    }	

    return 0;
}

所发生的一切都很简单。我们接受一个连接，一旦接受，我们就启动一个新线程，并将客户端 `SOCKET` 传递给该线程。然后我们返回到 `accept()`。因此，一旦客户端连接，就会启动一个新线程来处理该客户端，从而使下一个客户端也能连接，并启动又一个线程，以此类推。天哪！而且，有些人实际上认为这会比这更难，对吧？

我们自己的自定义协议

让我们定义我们的自定义 TCP 聊天协议中允许的命令。我们显然需要一个用于关闭会话的命令。“QUIT”怎么样？这似乎是一个不错的、显而易见的单词。现在我们不希望任何人都能下载文件。因此，让我们添加一个“AUTH”命令，它带有一个指定密码的参数。如果密码正确，我们将用户置于授权状态。AUTH 和 QUIT 都可以在未授权状态下使用。但是“FILE”命令用于检索文件，只允许在授权状态下使用。好了，这是三个命令，其中两个随时可用，一个只允许在授权状态下使用。

  • QUIT :- 这将关闭连接
  • AUTH [密码] :- 这会将用户登录到授权模式
  • FILE [带完整路径的文件名] :- 检索文件 [仅在授权模式下有效]
     

想象一下！我们自己的可爱小协议。让我们使用 # 来表示成功消息，使用 ! 来表示错误消息。在我实际向您展示代码实现之前，我现在将向您展示一个简单的 TCP 聊天会话到我们的服务器会是什么样子。

Trying 192.168.1.44...
Connected to 192.168.1.44.
Escape character is '^]'.
#Server Ready.
file c:\config.sys
!You are not logged in.
auth yellow
!Bad password.
auth passwd
#You are logged in.
file c:\config.sys
DEVICE=C:\WINDOWS\HIMEM.SYS
DEVICE=C:\WINDOWS\EMM386.EXE
#File c:\config.sys sent successfully.
file c:\setup.log
[InstallShield Silent]
Version=v6.00.000
File=Log File

[ResponseResult]
ResultCode=0

[Application]
Name=Intel Ultra ATA Storage Driver
Version=6.03.007
Company=Intel
Lang=0009
#File c:\setup.log sent successfully.
file d:\g5.doc
!File d:\g5.doc could not be opened.
quit
Connection closed by foreign host.

如您所见，一旦用户登录，他就可以请求任意数量的文件。我这里只显示了文本文件，但他也可能要求二进制文件。在我们稍后编写的客户端程序中，我们也可以这样做。现在让我们看看客户端线程如何处理此聊天协议。

UINT  ClientThread(LPVOID pParam)
{
    char buff[512];
    CString cmd;
    CString params;
    int n;
    int x;
    BOOL auth=false;
    SOCKET client=(SOCKET)pParam;
    strcpy(buff,"#Server Ready.\r\n");
    send(client,buff,strlen(buff),0);
    while(true)
    {
        n=recv(client,buff,512,0);
        if(n==SOCKET_ERROR )			
            break;
        buff[n]=0;
        if(ParseCmd(buff,cmd,params))
        {
            if(cmd=="QUIT")
                break;
            if(cmd=="AUTH")
            {
                if(params=="passwd")
                {
                    auth=true;
                    strcpy(buff,"#You are logged in.\r\n");
                }
                else
                {
                    strcpy(buff,"!Bad password.\r\n");
                }
                send(client,buff,strlen(buff),0);
            }
            if(cmd=="FILE")
            {
                if(auth)
                {
                    if(SendFile(client,params))
                        sprintf(buff,
                            "#File %s sent successfully.\r\n",
                            params);
                    else
                        sprintf(buff,
                            "!File %s could not be opened.\r\n",
                            params);
                    x = send(client, buff, 
                        strlen(buff),0);					
                }
                else
                {
                    strcpy(buff,"!You are not logged in.\r\n");
                    send(client,buff,strlen(buff),0);
                }
            }
        }

        else
        {
            strcpy(buff,"!Invalid command.\r\n");
            send(client,buff,strlen(buff),0);
        }
    }		

    closesocket(client);
    return 0;
}

希望代码是自解释的。我将简要介绍一下。我们首先像 TCP 服务器一样发送服务器问候。现在我们循环并接受命令。我们使用 `ParseCmd` 函数将输入的命令字符串解析为两个 `CString` 对象，一个包含命令，另一个包含任何参数。如果 `ParseCmd` 返回 `true`，则表示发送了未知命令，我们会返回错误消息。

如果命令是 QUIT，我们则跳出 while 循环，关闭客户端套接字并退出线程。我们还有一个名为 auth 的布尔标志，只有在客户端授权后，我们才将其设置为 true。在此之前，如果我们收到 FILE 命令，我们会发送一条消息，说明客户端未登录。目前，我将“passwd”硬编码为我们的密码，但在实际情况下，用户名/密码将从数据库或配置文件中获取。

使用 AUTH 命令，用户可以登录。我们将其与密码进行比较，如果匹配，我们会发送一条消息告诉他们已登录并将 auth 标志设置为 true；否则，我们会给他们一个登录失败的错误消息。一旦他们获得授权，他们就可以请求文件。我们使用一个名为 `SendFile` 的函数通过 TCP 连接发送文件。我希望事情现在都清楚了。

现在让我们看看 `ParseCmd` 函数

BOOL ParseCmd(char *str, CString& cmd, CString& params)
{
    int n;
    CString tmp=str;	
    tmp.TrimLeft();
    tmp.TrimRight();	
    if((n=tmp.Find(' '))==-1)
    {
        tmp.MakeUpper();
        if(tmp!="QUIT")
            return false;
        cmd=tmp;
        return true;
	}		
    cmd=tmp.Left(n);
    params=tmp.Mid(n+1);
    cmd.MakeUpper();
    if((cmd!="AUTH") && (cmd!="FILE"))
        return false;
    return true;
}

嗯，如您所见，该函数非常直观。它拆分字符串，如果遇到有效命令则返回 `true`。否则，它返回 `false`，表示错误。

现在让我们看看 `SendFile` 函数。

BOOL SendFile(SOCKET s, CString fname)
{	
    CFile f;
    BOOL p=f.Open(fname,CFile::modeRead);	
    char buff[1024];
    int y;
    int x;
    if(!p)
        return false;
    while(true)
    {		
        y=f.Read(buff,1024);
        x=send(s,buff,y,0);		
        if(y<1024)
        {
            f.Close();
            break;
        }			
    }	

    return true;
}

这也很简单。如果文件发送成功，则返回 `true`；如果文件未找到，则返回 `false`。有点令人困惑，不是吗。我在 `ParseCmd` 中使用 `true` 来表示错误，而在这里我使用 `false` 来表示错误。我想在编码标准方面我还有很长的路要走。我希望各位女士先生们能原谅我性格中的这一严重缺陷。

好了，现在我们已经编写了带有自定义聊天协议的多线程 TCP 服务器。我想这很好。但是，我敢打赌，有些人现在可能在想，也许编写一个漂亮的客户端程序来连接服务器，并使用我们的协议与其聊天，并检索一些文件会很好。嗯。巧合的是，我也有同样的想法。因此，我们将继续编写一个客户端程序。

自定义客户端

这次我不会详细介绍源代码。那些阅读过我简单 TCP 客户端文章的人，在下载和理解源代码方面不会有任何问题。只有几点。请勿对 `recv()` 返回的缓冲区使用 `strcpy()` 和 `strchr()` 等字符串操作函数。这些字节缓冲区可能不是空终止的，调用 `strcpy()` 等函数将直接破坏您的程序。您可以打开源代码并查看我在缓冲区中搜索特定字符集的两个函数。我完全没有使用字符串操作函数。

这是使用自定义客户端的方法。顺便说一句，我在客户端源代码中硬编码了 127.0.0.01 作为服务器 IP。如果您在不同的机器上运行服务器和客户端，您可能需要更改它。运行前请确保服务器已启动并正在运行。

E:\work\MTSClient\Debug>mtsclient
Usage :- mtsclient [file1] [file2] [file3] ....

E:\work\MTSClient\Debug>mtsclient c:\cu.gif c:\cp.gif c:\g.gif c:\ddd
File c:\cu.gif not found on server
cp.gif has been saved.
g.gif has been saved.
File c:\ddd not found on server

E:\work\MTSClient\Debug>

结论

这可能是我的 TCP 编程入门系列（共 3 部分）的最后一篇文章。到目前为止，您应该能够编写基本的 TCP 客户端和 TCP 服务器 [多线程]。我建议您尝试编写一个连接到 POP 服务器、登录并检查是否有邮件的简单程序。或者，您可以尝试编写一个使用 SMTP 聊天发送电子邮件的小程序。要测试您的服务器编码技能，您可以尝试编写一个简单的 HTTP 服务器。或者，构思一些内容并编写您自己的自定义服务器和自定义协议。祝您玩得开心……

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