多线程并发服务器编程
多线程并发服务器编程
一、实验目的
理解线程的创建和终止方法；
学会编写基本的多线程并发服务器程序和客户程序；
理解多线程与多进程的区别。
二、实验平台
ubuntu-8.04操作系统
三、实验内容
编写多线程并发服务器程序和客户程序，具体功能如下：
1、服务器等待接收客户的连接请求，一旦连接成功则显示客户地址，接着接收客户端的名称并显示；然后接收来自该客户的字符串，每当收到一个字符串时，显示该字符串，并将字符串按照恺撒密码的加密方式（K=3）进行加密，再将加密后的字符发回客户端；之后，继续等待接收该客户的信息，直到客户关闭连接。要求服务器具有同时处理多个客户请求的能力。
2、客户首先与相应的服务器建立连接；接着接收用户输入的客户端名称，并将其发送给服务器；然后继续接收用户输入的字符串，再将字符串发送给服务器，同时接收服务器发回的加密后的字符串并显示。之后，继续等待用户输入字符串，直到用户输入Ctrl+D，客户关闭连接并退出。
四、实验原理
多进程方式使用fork生成子进程存在一些问题。首先，fork占用大量的资源，内存映像要从父进程拷贝到子进程，所有描述符要在子进程中复制；其次，fork子进程后，需要用进程间通信在父进程和子进程间传递信息，从子进程返回信息给父进程需要做较多的工作。多线程有助于解决以上两个问题。
线程是进程内的独立执行实体和调度单元，又称为“轻量级”进程（lightwightprocess）；创建线程比进程快10~100倍。一个进程内的所有线程共享相同的内存空间、全局变量等信息（这种机制又带来了同步问题）。
1**、pthread_create()函数**
pthread_create()函数用于创建新线程。当一个程序开始运行时，系统产生一个称为初始线程或主线程的单个线程，额外的线程需要由pthread_create()函数创建。
| —————————————————————————————————- intpthread_create(pthread_t tid, const pthread_attr_t attr, void(func)(void ), void arg); 返回：成功时为0；出错时非0 —————————————————————————————————- |
新线程由线程id标识：tid，新线程的属性attr包括：优先级、初始栈大小、是否应该是守护线程等等。线程的执行函数和调用参数分别是：func和arg。
由于线程的执行函数的参数和返回值类型均为void*，因此可传递和返回指向任何类型的指针。
常见的返回错误值：
EAGAIN：超过了系统线程数目的限制。
ENOMEN：没有足够的内存产生新的线程。
EINVAL：无效的属性attr值。
2**、pthread_join()函数**
pthread_join()函数用于等待一个线程终止。
| —————————————————————————————————- intpthread_join(pthread_t tid, void **status); 返回：成功时为0；出错时返回正的错误码。 —————————————————————————————————- |
该函数类似与waitpid函数，但必须指定等待线程的ID（由参数tid指定），该函数不能等待任意一个线程结束。
3**、pthread_detach()函数**
pthread_detach()函数将指定的线程变成脱离的。
| —————————————————————————————————- intpthread_detach(pthread_t tid) 返回：成功时为0；出错时返回错误码。 —————————————————————————————————- |
线程或者是可汇合的（joinable）（默认），或者是脱离的（detached）。当可汇合的线程终止时，其线程id和退出状态将保留，直到另外一个线程调用pthread_join。脱离的线程则像守护进程，当它终止时，释放所有资源，我们不能等待它终止。
参数tid指定要设置为脱离的线程ID。
4**、pthread_self()函数**
每一个线程都有一个ID，pthread_self()函数返回自己的线程ID。
| —————————————————————————————————- pthread_tpthread_self(void); 返回：调用线程的线程id —————————————————————————————————- |
线程可以通过如下语句将自己设置为可脱离的：
pthread_detach（pthread_self（））;
5**、pthread_exit()函数**
pthread_exit()函数用于终止当前线程，并返回状态值。如果当前线程是可汇合的，将保留线程id和退出状态供pthread_join（）函数调用。
| —————————————————————————————————- void pthread_exit(void*status); 无返回值； —————————————————————————————————- |
指针status：指向线程的退出状态。不能指向一个局部变量，因为线程终止时其所有的局部变量将被撤销。
还有其他两种方法可使线程终止：
（1）启动线程的函数pthread_create()的第3个参数返回。其返回值便是线程的终止状态；
（2）如果进程的main()函数返回，或者当前进程中，任一线程调用了exit()函数，将终止该进程中所有线程。
五、实验步骤
1、登陆进入ubuntu操作系统，新建一个文件，命名为mthread_server.c。
2、在mthread_server.c中编写相应代码并保存，作为服务器端程序。客户端程序代码同mproc_client.c一致。blog
//blog.csdn.net/yueguanghaidao/article/details/7060350
3、打开一个“终端”，执行命令进入mthread_server.c和mproc_client.c所在目录。
4、执行命令gcc–omthread_servermthread_server.c-lpthread生成可执行文件mthread_server。
5、执行命令./mthread_server，运行服务器端。
6、打开第2个“终端”，执行命令进入mthread_server.c和mproc_client.c所在目录。
7、执行命令./mproc_client127.0.0.1，模拟客户1。
8、打开第3个“终端”，执行命令进入mthread_server.c和mproc_client.c所在目录。
9、执行命令./mproc_client127.0.0.1，模拟客户2。
10、程序运行结果如下：
服务器端：
客户**1**：
客户**2**：
11、在客户端按下Ctrl+D，关闭客户连接。
12、认真分析源代码，体会多线程并发服务器程序的编写。
六、参考程序（mthread_server.c）
[cpp] view plain copy
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #define PORT 1234
- #define BACKLOG 5
- #define MAXDATASIZE 1000
- void process_cli(int connfd, struct sockaddr_in client);
- void *function(void* arg);
- struct ARG {
- int connfd;
- struct sockaddr_in client;
- };
- main()
- {
- int listenfd,connfd;
- pthread_t tid;
- struct ARG *arg;
- struct sockaddr_in server;
- struct sockaddr_in client;
- socklen_t len;
- if ((listenfd =socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
- perror(“Creatingsocket failed.”);
- exit(1);
- }
- int opt =SO_REUSEADDR;
- setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
- bzero(&server,sizeof(server));
- server.sin_family=AF_INET;
- server.sin_port=htons(PORT);
- server.sin_addr.s_addr= htonl (INADDR_ANY);
- if (bind(listenfd,(struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1) {
- perror(“Bind()error.”);
- exit(1);
- }
- if(listen(listenfd,BACKLOG)== -1){
- perror(“listen()error\n”);
- exit(1);
- }
- len=sizeof(client);
- while(1)
- {
- if ((connfd =accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&len))==-1) {
- perror(“accept() error\n”);
- exit(1);
- }
- arg = (struct ARG *)malloc(sizeof(struct ARG));
- arg->connfd =connfd;
- memcpy((void*)&arg->client, &client, sizeof(client));
- if(pthread_create(&tid, NULL, function, (void*)arg)) {
- perror(“Pthread_create() error”);
- exit(1);
- }
- }
- close(listenfd);
- }
- void process_cli(int connfd, struct sockaddr_in client)
- {
- int num;
- char recvbuf[MAXDATASIZE], sendbuf[MAXDATASIZE], cli_name[MAXDATASIZE];
- printf(“Yougot a connection from %s. \n “,inet_ntoa(client.sin_addr) );
- num = recv(connfd,cli_name, MAXDATASIZE,0);
- if (num == 0) {
- close(connfd);
- printf(“Clientdisconnected.\n”);
- return;
- }
- cli_name[num - 1] =’\0’;
- printf(“Client’sname is %s.\n”,cli_name);
- while (num =recv(connfd, recvbuf, MAXDATASIZE,0)) {
- recvbuf[num] =’\0’;
- printf(“Receivedclient( %s ) message: %s”,cli_name, recvbuf);
- int i;
- for (i = 0; i <num - 1; i++) {
- if((recvbuf[i]>=’a’&&recvbuf[i]<=’z’)||(recvbuf[i]>=’A’&&recvbuf[i]<=’Z’))
- {
- recvbuf[i]=recvbuf[i]+ 3;
- if((recvbuf[i]>’Z’&&recvbuf[i]<=’Z’+3)||(recvbuf[i]>’z’))
- recvbuf[i]=recvbuf[i]- 26;
- }
- sendbuf[i] =recvbuf[i];
- }
- sendbuf[num -1] = ‘\0’;
- send(connfd,sendbuf,strlen(sendbuf),0);
- }
- close(connfd);
- }
- void *function(void* arg)
- {
- struct ARG *info;
- info = (struct ARG*)arg;
- process_cli(info->connfd,info->client);
- free (arg);
- pthread_exit(NULL);
- }
左手的ㄟ右手
àì夳堔傛蜴生んèń
我就是我
迈不过友情╰
ゞ 浴缸里的玫瑰
淩亂°似流年
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