TCP网络通信——多线程

        前面分别用多进程和多路复用完成了TCP网络通信，本文就来讲讲多线程的TCP通信。首先来了解一下线程的概念：

    1、线程是进程的执行路线，它是进程内部的控制序列，或者说线程是进程的一部分(进程是一个资源单位，线程是执行单位，线程是进程的一部分，负责真正的执行)
    2、线程是轻量级的，没有自己独立的代码段、数据段、bss段、堆、环境变量、命令行参数、文件描述符、信号处理函数、当前目录信息等资源
    3、线程有自己独立的栈内存、线程ID、错误码、信号屏蔽掩码
    4、一个进程中可以包含多个线程(多个执行路线)，但是至少有一个线程在活动，称为主线程
    5、ps -T -p <pid> 查看pid进程中的线程情况 或者htop命令也可以查看   
    6、线程是进程的实体，可以当做系统独立的任务调度和分配的基本单位
    7、线程有不同的状态、属性，系统提供了线程的控制接口，例如：创建、销毁、控制 
    8、进程中的所有线程同在一个虚拟地址空间中，进程中的所有资源对于线程而言都是共享的，因此当多个线程协同工作时需要解决资源竞争问题(加锁)
    9、线程的系统开销很小、任务切换快、多个线程之间不需要数据交换、因此不需要类似于XSI的通信机制，因此使用线程简单而高效
   10、线程之间有优先级的差异

在了解线程的概念之后，要想代码实现多线程TCP，还需要了解一些函数的基本用法：

1、int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);
    功能：创建新线程
    thread：输出型参数，用于获取线程ID
    attr: 用于设置线程属性，一般写NULL即可
    start_routine：线程的入口函数，相当于主线程的main函数
    arg:传递给start_routine入口函数的参数
    返回值：成功返回0，失败返回错误编码

    注意：入口函数的参数、返回值要确保它的可持续性，因此不太适合使用栈内存，可以考虑堆内存、全局变量

2、int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
    功能：等待线程结束，并获取该线程结束时的入口函数的返回值，并释放线程资源
    thread：要等待的线程的ID
    retval：用于存储线程结束时返回值的地址，拿到返回值变量本身
    返回值：成功返回0，失败返回错误编码

3、 pthread_t pthread_self(void);
    功能：获取当前线程的线程ID    此函数在哪里调用就取哪里的线程ID

4、int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
    功能：比较两个线程ID是否一致
    返回值：一致返回非零值，不一致返回0
    注意:在个别操作系统下，pthread_t 是以结构实现的，大部分是以 unsigned long 呈现，为了可移植性，不能直接使用 == 比较
        pthread_t tid;  //不要初始化 提高可移植性

下面就来看一下代码实现部分：

服务端：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <pthread.h>  typedef struct Client 
{int cli_fd;pthread_t tid;struct sockaddr_in cli_addr;
} Client;size_t client_count = 0;void* run(void* arg)
{  //立刻保存，否则新的连接可能会覆盖上一个连接，导致操作的都是最后一个线程int cli_fd = *(int*)arg;char buf[4096];  size_t buf_size = sizeof(buf);  while (1){  int ret = recv(cli_fd, buf, buf_size, 0);  if (ret <= 0 || strcmp(buf, "quit") == 0){  printf("客户端%d退出\n", cli_fd);close(cli_fd);  return NULL;  }  printf("from %d recv: %s bits: %d tid:%lu\n", cli_fd, buf, ret,pthread_self());  strcat(buf, ":return");  send(cli_fd, buf, strlen(buf) + 1, 0);  if (ret <= 0){close(cli_fd);printf("客户端%d退出\n", cli_fd);  break;  }  }  close(cli_fd);  pthread_exit(NULL);  
}int main(int argc, const char* argv[])  
{  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  if (sockfd < 0) {  perror("socket");  return -1;  }  struct sockaddr_in addr = {},cli_addr = {};  addr.sin_family = AF_INET;  addr.sin_port = htons(8866);  addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  socklen_t addrlen = sizeof(addr);  if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, addrlen) < 0){  perror("bind");  return -1;  }  if (listen(sockfd, 5) < 0){  perror("listen");  return -1;  }  //准备服务客户端的结构体50个Client *client = calloc(50,sizeof(Client));size_t index = 0;while (1){  //找空闲的client(cli_fd为0，认为是空闲)while(client[index].cli_fd){//若没有空闲,则等待10s钟再尝试if(client_count>=50){sleep(10);}index = (index+1)%50;}//从上面的循环出来。则第index个client是空闲的client[index].cli_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client[index].cli_addr, &addrlen);  if(client[index].cli_fd<0){perror("accept");continue;}pthread_create(&client[index].tid, NULL, run, (void*)(&client[index].cli_fd));client_count++;/*pthread_t tid;int cli_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &addrlen);  if (cli_fd < 0){  perror("accept");continue;  }  //创建线程处理客户端请求pthread_create(&tid, NULL, run, (void*)(&cli_fd));  //usleep(1000);pthread_detach(tid);*/}  return 0;
}  

客户端：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/un.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>typedef struct sockaddr *SP;int main(int argc,const char* argv[])
{//创建socketint cli_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(cli_fd<0){perror("socket");return -1;}//准备通信地址struct sockaddr_in addr={};addr.sin_family=AF_INET;addr.sin_port=htons(8866);addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");socklen_t addrlen=sizeof(addr);//连接服务器if(connect(cli_fd,(SP)&addr,addrlen)){perror("connect");return -1;}char buf[4096];size_t buf_size=sizeof(buf);while(1){//发送请求printf(">>>>>");scanf("%s",buf);int ret=send(cli_fd,buf,strlen(buf)+1,0);//ret=write(cli_fd,buf,strlen(buf)+1);if(ret<=0){printf("服务器正在升级，请稍后重试\n");break;}if(0==strcmp("quit",buf)){printf("通信结束\n");break;}//接收请求//int ret=read(cli_fd,buf,buf_size);ret=recv(cli_fd,buf,buf_size,0);if(ret<=0){printf("服务器正在维护，请稍候重试\n");break;}printf("read:%s bits:%d\n",buf,ret);}return 0;
}

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