boost异步tcp通信技术练习
本例演示了基本的boost异步tcp服务器程序的编写。
演示程序的构思是这样的：
服务端：
l 控制台程序；
l 侦听客户端连接，当有新连接时，在屏幕上打印消息；
l 当收到客户端数据包时，在屏幕上打印出数据包的大小；
l 当客户端断开时，在屏幕上打印消息；
l 用户在窗口输入exit时，退出程序
l 程序入口：main.cpp
l 类CAsyncTcpServer，头文件CAsyncTcpServer.h，源文件CAsyncTcpServer.cpp
客户端：
l 控制台程序；
l 启动后连接服务器，进入主循环
l 等待用户输入数据包大小，向服务端发送数据包
l 输入0退出程序
服务端：main.cpp
#include "stdafx.h" #include <string> #include <iostream> #include "AsyncTcpServer.h" using namespace std; class CEventHandler : public CAsyncTcpServer::IEventHandler { public: virtual void ClientConnected(int clientId) { cout << "Client: " << clientId << " connected." << endl; } virtual void ClientDisconnect(int clientId) { cout << "Client: " << clientId << " disconnected." << endl; } virtual void ReceiveData(int clientId, const BYTE* data, size_t length) { cout << "Client: " << clientId << " receive data size: " << length << endl; } }; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { string input; CAsyncTcpServer tcpServer(3, 10000); CEventHandler eventHandler; tcpServer.AddEventHandler(&eventHandler); while(1){ cin >> input; if(input == "exit"){ break; } } return 0; }
服务端：AsyncTcpServer.h
#pragma once #include <thread> #include <array> #include <boost\bind.hpp> #include <boost\noncopyable.hpp> #include <boost\asio.hpp> #include <boost\asio\placeholders.hpp> using namespace boost::asio; using namespace boost::asio::ip; using namespace std; /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 对应一个Tcp客户端连接 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// class CTcpConnection { public: CTcpConnection(io_service& ios, int clientId) : m_socket(ios), m_clientId(clientId){} ~CTcpConnection(){} int m_clientId; tcp::socket m_socket; array<BYTE, 16 * 1024> m_buffer; }; typedef shared_ptr<CTcpConnection> TcpConnectionPtr; /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 异步TCP服务器 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// class CAsyncTcpServer : public boost::noncopyable { public: // 事件通知接口，类似于信号槽的机制，个人更喜欢这种简单粗暴的方式 // 想要接受通知的对象只要实现这个接口，再将接口指针通过AddEventHandler添加进来就行了 class IEventHandler { public: IEventHandler(){} virtual ~IEventHandler(){} virtual void ClientConnected(int clientId) = 0; virtual void ClientDisconnect(int clientId) = 0; virtual void ReceiveData(int clientId, const BYTE* data, size_t length) = 0; }; public: CAsyncTcpServer(int maxClientNumber, int port); ~CAsyncTcpServer(); void AddEventHandler(IEventHandler* pHandler){ m_EventHandlers.push_back(pHandler); } void Send(int clientId, const BYTE* data, size_t length); private: void bind_hand_read(CTcpConnection* client); void handle_accept(const boost::system::error_code& error); void handle_read(CTcpConnection* client, const boost::system::error_code& error, size_t bytes_transferred); private: thread m_thread; io_service m_ioservice; // io_service中维持一个任务队列 // 不使用io_service::work时，调用io_service::run时，执行完任务队列中的任务，函数就返回 // 使用io_service::work时，任务队列为空时，io_service::run会挂起等待新任务 io_service::work m_work; tcp::acceptor m_acceptor; int m_maxClientNumber; int m_clientId; TcpConnectionPtr m_nextClient; map<int, TcpConnectionPtr> m_clients; vector<IEventHandler*> m_EventHandlers; };
服务端：AsyncTcpServer.cpp
#include "stdafx.h" #include "AsyncTcpServer.h" /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CAsyncTcpServer的实现 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// CAsyncTcpServer::CAsyncTcpServer(int maxClientNumber, int port) : m_ioservice() , m_work(m_ioservice) , m_acceptor(m_ioservice) , m_maxClientNumber(maxClientNumber) , m_clientId(0) { // thread对象不能使用临时变量，否则会析构 // io_service::run本身不创建线程，只能依托于用户创建的线程里运行 // io_service::run有两个重载，需要显式指定使用哪个重载，这里的两个类名都不能省略 // 可以创建线程池，实现多线程并发 m_thread = thread((size_t(io_service::*)())&io_service::run, &m_ioservice); m_nextClient = make_shared<CTcpConnection>(m_ioservice, m_clientId); m_clientId++; tcp::endpoint endpoint(tcp::v4(), port); m_acceptor.open(endpoint.protocol()); m_acceptor.set_option(tcp::acceptor::reuse_address(true)); m_acceptor.bind(endpoint); m_acceptor.listen(); // 异步等待客户端连接 m_acceptor.async_accept(m_nextClient->m_socket, boost::bind(&CAsyncTcpServer::handle_accept, this, boost::asio::placeholders::error)); } CAsyncTcpServer::~CAsyncTcpServer() { for (map<int, TcpConnectionPtr>::iterator it = m_clients.begin(); it != m_clients.end(); ++it){ it->second->m_socket.close(); } // 让m_thread对应的线程结束，不调用这个，会一直阻塞在m_thread.join()上 m_ioservice.stop(); // 不加这一行，退出程序时会报错 m_thread.join(); } void CAsyncTcpServer::Send(int clientId, const BYTE* data, size_t length) { map<int, TcpConnectionPtr>::iterator it = m_clients.find(clientId); if (it == m_clients.end()){ return; } // 同步发送数据 it->second->m_socket.write_some(boost::asio::buffer(data, length)); } void CAsyncTcpServer::handle_accept(const boost::system::error_code& error) { if (!error){ // 判断连接数目是否达到最大限度 if (m_maxClientNumber > 0 && m_clients.size() >= m_maxClientNumber){ m_nextClient->m_socket.close(); } else{ // 发送客户端连接的消息 for (int i = 0; i < m_EventHandlers.size(); ++i){ m_EventHandlers[i]->ClientConnected(m_nextClient->m_clientId); } // 设置异步接收数据 bind_hand_read(m_nextClient.get()); // 将客户端连接放到客户表中 m_clients.insert(make_pair(m_nextClient->m_clientId, m_nextClient)); // 重置下一个客户端连接 m_nextClient = make_shared<CTcpConnection>(m_ioservice, m_clientId); m_clientId++; } } // 异步等待下一个客户端连接 m_acceptor.async_accept(m_nextClient->m_socket, boost::bind(&CAsyncTcpServer::handle_accept, this, boost::asio::placeholders::error)); } void CAsyncTcpServer::bind_hand_read(CTcpConnection* client) { // 客户端只要发送一个数据包，handle_read就会有响应，哪怕是1个字节 // 客户端发送超过buffer大小的数据时，handle_read会响应前面几个满的buffer，以及最后一个不满的buffer client->m_socket.async_read_some(boost::asio::buffer(client->m_buffer), boost::bind(&CAsyncTcpServer::handle_read, this, client, boost::asio::placeholders::error, boost::asio::placeholders::bytes_transferred)); return; // 与client->m_socket.async_read_some行为一样，仔细对比了boost头文件里的注释，除了名字不一样，其他的一毛一样 client->m_socket.async_receive(boost::asio::buffer(client->m_buffer), boost::bind(&CAsyncTcpServer::handle_read, this, client, boost::asio::placeholders::error, boost::asio::placeholders::bytes_transferred)); // 客户端发送数据，把buffer填满后，handle_read 才会响应 // 当客户端发送超过buffer大小的数据时，handle_read 只会响应前面整数个数据包，余下的不满buffer大小的数据不会响应 boost::asio::async_read(client->m_socket, boost::asio::buffer(client->m_buffer), boost::bind(&CAsyncTcpServer::handle_read, this, client, boost::asio::placeholders::error, boost::asio::placeholders::bytes_transferred)); } void CAsyncTcpServer::handle_read(CTcpConnection* client, const boost::system::error_code& error, size_t bytes_transferred) { if (!error){ // 发送收到数据的信息 for (int i = 0; i < m_EventHandlers.size(); ++i){ m_EventHandlers[i]->ReceiveData(client->m_clientId, client->m_buffer.data(), bytes_transferred); } // 执行一次bind操作，往io_service的任务队列中加入一个任务 // 任务执行后，需要将该任务再次加入队列 bind_hand_read(client); } else{ // 发送客户端离线的消息 for (int i = 0; i < m_EventHandlers.size(); ++i){ m_EventHandlers[i]->ClientDisconnect(client->m_clientId); } m_clients.erase(client->m_clientId); } }
客户端：main.cpp
#include "stdafx.h" #include <iostream> #include <boost\array.hpp> #include <boost\bind.hpp> #include <boost\noncopyable.hpp> #include <boost\asio.hpp> using namespace boost::asio; using namespace boost::asio::ip; using namespace std; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { int size; try{ io_service service; tcp::socket socket(service); boost::system::error_code error; tcp::endpoint endpoint(address_v4::from_string("127.0.0.1"), 10000); socket.connect(endpoint, error); while (1){ cin >> size; if (size == 0){ break; } vector<BYTE> data(size); for (int j = 0; j < data.size(); ++j){ data[j] = j%128; } socket.write_some(boost::asio::buffer(data, data.size())); } }catch(exception& e){ string s = e.what(); } return 0; }
