Socket网络编程--聊天程序(4)

　　上一小节讲到可以实现多客户端与服务器进行通讯，对于每一个客户端的连接请求，服务器都要分配一个进程进行处理。对于多用户连接时，服务器会受不了的，而且还很消耗资源。据说有个select函数可以用，好像还很NB的样子。

　　使用select多路转换处理聊天程序

　　下面摘取APUE 14.5小结 I/O多路转接

当从一个描述符读，然后又写到另一个描述符时，可以在下列形式的循环中循环中使用阻塞I/O：

　　while((n = read(STDIN_FILENO, buf, BUFFSIZ))>0)

　　　　if(write(STDOUT_FILENO, buf, n)!=n)

　　　　　　err_sys("write error");

这种形式的阻塞I/O到处可见。但是如果必须从两个描述符读，又将如何呢？如果仍旧使用阻塞I/O，那么就可能长时间阻塞在一个描述符上，而另一个描述符虽有很多数据却不能得到及时处理。所以为了处理这种情况显然需要另一种不同的技术。

方法一：也就是上一小节使用的方法，使用多进程。每一个进程处理一个描述符

方法二：和上面相似的，使用多线程，不同的线程处理不同的描述符

方法三：仍然使用一个进程执行该程序，但使用非阻塞I/O读取数据。然后对所有的描述符进行遍历一遍，判断对应的描述符是否有数据，如果有就读取，如果没有就立即返回。这种办法就是轮询(polling)

方法四：异步I/O。其基本的思想是进程告诉内核，当一个描述符已经准备好可以进行I/O时，用一个信号通知它。

方法五：这是一种比较好的办法。叫做I/O多路转换(I/O multiplexing)。先构造一张有关描述符的列表，然后调用一个函数，直到这些描述符中的一个已经准备好进行I/O时，该函数才会返回。在返回时，它高数进程哪些描述符已经准备好可以进行I/O。

　　poll,pselect和select这三个函数使我们能够执行I/O多路转换。本程序只使用select函数。

　　#include <sys/select.h>

　　int select (int maxfdp1, fd_set *restrict readfds, fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict exceptfds, struct time val *restrict tvptr);  //返回值：准备就绪的描述符数，若超时则返回0，否则出错返回-1

　　select 函数讲解
　　FD_ISSET判断描述符fd是否在给定的描述符集fdset中，通常配合select函数使用，由于select函数成功返回时会将未准备好的描述符位清零。通常我们使用FD_ISSET是为了检查在select函数返回后，某个描述符是否准备好，以便进行接下来的处理操作。

　　fd_set数据类型的操作

　　#include <sys/select.h>

　　int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);　　//判断fd是否在fdset中

　　void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);　　//进fd从fdset中取出

　　void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);　　//将fd放入fdset

　　void FD_ZERO(fd_set *fdset);　　　　//将fdset清空

　　timeval结构分析

　　struct timeval{

　　　　long tv_sec; //seconds

　　　　long tv_usec; //and microseconds

　　};

　　client.c的代码没有改

　　server.c的代码如下

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/un.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/select.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_PORT 12138
#define BACKLOG 20
#define MAX_CON_NO 10
#define MAX_DATA_SIZE 4096

int MAX(int a,int b)
{
    if(a>b) return a;
    return b;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    struct sockaddr_in serverSockaddr,clientSockaddr;
    char sendBuf[MAX_DATA_SIZE],recvBuf[MAX_DATA_SIZE];
    int sendSize,recvSize;
    int sockfd,clientfd;
    fd_set servfd,recvfd;//用于select处理用的
    int fd_A[BACKLOG+1];//保存客户端的socket描述符
    int conn_amount;//用于计算客户端的个数
    int max_servfd,max_recvfd;
    int on=1;
    socklen_t sinSize=0;
    char username[32];
    int pid;
    int i;
    struct timeval timeout;

    if(argc != 2)
    {
        printf("usage: ./server [username]\n");
        exit(1);
    }
    strcpy(username,argv[1]);
    printf("username:%s\n",username);

    /*establish a socket*/
    if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
    {
        perror("fail to establish a socket");
        exit(1);
    }
    printf("Success to establish a socket...\n");

    /*init sockaddr_in*/
    serverSockaddr.sin_family=AF_INET;
    serverSockaddr.sin_port=htons(SERVER_PORT);
    serverSockaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    bzero(&(serverSockaddr.sin_zero),8);

    /*
     * SOL_SOCKET.SO_REUSEADDR 允许重用本地地址
     * */
    setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));

    /*bind socket*/
    if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&serverSockaddr,sizeof(struct sockaddr))==-1)
    {
        perror("fail to bind");
        exit(1);
    }
    printf("Success to bind the socket...\n");

    /*listen on the socket*/
    if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1)
    {
        perror("fail to listen");
        exit(1);
    }

    timeout.tv_sec=1;//1秒遍历一遍
    timeout.tv_usec=0;
    sinSize=sizeof(clientSockaddr);//注意要写上，否则获取不了IP和端口

    FD_ZERO(&servfd);//清空所有server的fd
    FD_ZERO(&recvfd);//清空所有client的fd
    FD_SET(sockfd,&servfd);
    conn_amount=0;
    max_servfd=sockfd;//记录最大的server端描述符
    max_recvfd=0;//记录最大的client端的socket描述符
    while(1)
    {
        FD_ZERO(&servfd);//清空所有server的fd
        FD_ZERO(&recvfd);//清空所有client的fd
        FD_SET(sockfd,&servfd);
        //timeout.tv_sec=30;//可以减少判断的次数
        switch(select(max_servfd+1,&servfd,NULL,NULL,&timeout))//为什么要+1，是因为第一个参数是所有描述符中最大的描述符fd号加一，原因的话在APUE中有讲，因为内部是一个数组，第一个参数是要生成一个这样大小的数组
        {
            case -1:
                perror("select error");
                break;
            case 0:
                //在timeout时间内，如果没有一个描述符有数据，那么就会返回0
                break;
            default:
                //返回准备就绪的描述符数目
                if(FD_ISSET(sockfd,&servfd))//sockfd 有数据表示可以进行accept
                {
                    /*accept a client's request*/
                    if((clientfd=accept(sockfd,(struct sockaddr  *)&clientSockaddr, &sinSize))==-1)
                    {
                        perror("fail to accept");
                        exit(1);
                    }
                    printf("Success to accpet a connection request...\n");
                    printf(">>>>>> %s:%d join in!\n",inet_ntoa(clientSockaddr.sin_addr),ntohs(clientSockaddr.sin_port));
                    //每加入一个客户端都向fd_A写入
                    fd_A[conn_amount++]=clientfd;
                    max_recvfd=MAX(max_recvfd,clientfd);
                }
                break;
        }
        //FD_COPY(recvfd,servfd);
        for(i=0;i<MAX_CON_NO;i++)//最大队列进行判断，优化的话，可以使用链表
        {
            if(fd_A[i]!=0)
            {
                FD_SET(fd_A[i],&recvfd);//对所有还连着服务器的客户端都放到fd_set中用于下面select的判断
            }
        }

        switch(select(max_recvfd+1,&recvfd,NULL,NULL,&timeout))
        {
            case -1:
                //select error
                break;
            case 0:
                //timeout
                break;
            default:
                for(i=0;i<conn_amount;i++)
                {
                    if(FD_ISSET(fd_A[i],&recvfd))
                    {
                        /*receive datas from client*/
                        if((recvSize=recv(fd_A[i],recvBuf,MAX_DATA_SIZE,0))==-1)
                        {
                            //perror("fail to receive datas");
                            //表示该client是关闭的
                            printf("close\n");
                            FD_CLR(fd_A[i],&recvfd);
                            fd_A[i]=0;//表示该描述符已经关闭
                        }
                        else
                        {
                            printf("Client:%s\n",recvBuf);
                            //可以判断recvBuf是否为bye来判断是否可以close
                            memset(recvBuf,0,MAX_DATA_SIZE);
                        }
                    }
                }
                break;
        }

    }
    return 0;
}

　　运行后的截图结果

　　可以看出三个客户端都可以随时连接到服务器，并且发送数据给服务器。实现的效果跟上一节的多进程实现是一样的。毕竟没有大量客户端进行连接，所以就看不出效果，从书中和网上介绍说，这样可以提高某些方面的性能。

　　下一节将介绍服务器端向各个还在线的客户端进行发送数据，实现交互。然后再实现聊天室功能，大概的思路就是对接收到的数据进行转发。

 

　　参考资料: http://www.cnblogs.com/gentleming/archive/2010/11/15/1877976.html

　　

　　本文出处: http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3870338.html