UDP实现Mini版在线聊天室

实现原理

只有当客户端先对服务器发送online消息的时候，服务器才会把客户端加入到在线列表。当在线列表的用户发消息的时候，服务器会把消息广播给在线列表中的所有用户。而当用户输入offline时，表明自己要下线了，此时服务器把该用户踢出在线列表。此时的用户看不到公屏的信息也无法在发送信息。

上线步骤：

在这里插入图片描述

通信步骤：

在这里插入图片描述

下线步骤

只要把用户踢出在线列表，那么它就是离线了，因为服务器只关心在线列表中的客户。

在这里插入图片描述

服务器要做的事

1. 判断收到的消息是否是online或者offline

2. 收到online则把用户添加进在线列表，offline则移除在线列表。

3. 如果发送的消息不是offline，切用户在线，则对发送的消息进行广播，广播给在线列表的所有用户

客户端要做的事

1. 向服务器发送online申请上线

2. 主线程负责发送消息，不发也可以

3. 创建一个线程时时刻刻接收消息，收到消息即显示到自己的公屏上

server服务端代码实现

服务端需要有一个UserManage类，来管理在线用户，这也是我们的在线列表。这个类只有一个哈希表成员，用来管理在线的用户。还要提供四个成员函数，分别有上线，下线，判断是否在线，以及广播功能。

server.cc代码：

#include "server.hpp"
#include <memory>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <vector>
#include <sys/wait.h>
#include <cstring>
#include "User.hpp"UserManage um;void ChatRoomMessage(int _sock,std::string ip,uint16_t port,std::string message)
{//如果用户输入online，那么就把用户添加到在线列表if(message == "online") um.online(port,ip); //如果用户输入offline,那么把用户移除在线列表if(message == "offline") um.offline(port,ip);//用户在线才能广播消息if(um.isonline(port,ip))    um.broadcastMessage(message,_sock,ip,port); //广播消息
}int main(int argc , char* argv[])
{if(argc != 2) //命令行参数不为2就退出{std::cout << "Usage : " << argv[0] << "   bindport" << std::endl;  //打印使用手册exit(1);}uint16_t port = atoi(argv[1]); //命令行传的端口转换成16位整形std::unique_ptr<UdpServer> s(new UdpServer(port,ChatRoomMessage)); //创建UDP服务器s->init(); //初始化服务器，创建 + 绑定s->start(); //运行服务器
}

server.hpp代码：

这个类主要是对服务器的封装，在收到消息后通过用户传入的callback函数进行回调处理。


#pragma once
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <functional>typedef std::function<void(int,std::string,uint16_t,std::string)> func_t;class UdpServer
{
private:int _sock; uint16_t _port;func_t _callback;
public:UdpServer(uint16_t port,func_t callback): _port(port) ,_callback(callback){ }~UdpServer() { close(_sock); }void init(){_sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);  //创建套接字if(_sock < 0){//创建失败std::cout << "create socket failed...." << std::endl;abort();}//绑定 struct sockaddr_in ser; ser.sin_port = htons(_port);  //填入端口ser.sin_family = AF_INET; // 填入域ser.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; //填入IP地址if(bind(_sock,(sockaddr*)&ser,sizeof ser) != 0) //绑定{//绑定失败std::cout << "bind socket failed...." << std::endl;abort();}}void start(){struct sockaddr_in peer; //对端socklen_t peer_len = sizeof peer;char buff[1024] = {0};   while(1){int n = recvfrom(_sock,buff,1023,0,(struct sockaddr*)&peer,&peer_len); buff[n] = 0;if(read == 0){std::cout << "one client quit..." << std::endl;continue;}else if(read < 0){std::cout << "read error..." << std::endl;break;}//获取客户端的端口和IPstd::string clientip = inet_ntoa(peer.sin_addr);uint16_t clientport = ntohs(peer.sin_port);std::cout << buff << std::endl; //回显客户端信息//调用回调函数处理数据_callback(_sock,clientip,clientport,buff);}} 
};

User.hpp代码：

这个头文件有2个类，User类是对用户的一层抽象，如果你用户还有其他的信息也可以加入到User类中。UserManage是对在线用户的管理，提供了增删查操作，以及消息广播。

#pragma once 
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>class User
{
public:User(uint16_t port , const std::string& ip) :_port(port),_ip(ip){}std::string ip(){return _ip;}uint16_t port(){return _port;}
private:uint16_t _port;std::string _ip; 
};class UserManage
{
public://上线bool online(uint16_t port,const std::string& ip){std::string id = ip + "-" + std::to_string(port); auto it = _users.find(id); User u(port,ip);//如果不在上线列表中，加入到上线列表if(it == _users.end()) {_users.insert(std::make_pair(id,u));std::cout <<"[" <<  id << "  is online]" << std::endl;}else return false;return true;}//下线bool offline(uint16_t port,const std::string& ip){std::string id = ip + "-" + std::to_string(port);auto it = _users.find(id);if(it != _users.end()){_users.erase(id); //移除在线列表std::cout <<"[" <<  id << "  is offline]" << std::endl;return true;}//没找到该用户，下线错误return false;}//用户是否在线bool isonline(uint16_t port,const std::string& ip){std::string id = ip + "-" + std::to_string(port);auto it = _users.find(id);return it != _users.end();}//消息转发，把消息转发给用户列表的所有人void broadcastMessage(const std::string& message, int _sock,std::string ip,uint16_t port){for(auto& u : _users){//构建客户端sockaddr_inuint16_t u_port = u.second.port(); //要广播的客户端端口std::string u_ip = u.second.ip();  //要广播的客户端ipstruct sockaddr_in client; client.sin_family = AF_INET; client.sin_port = htons(u_port); client.sin_addr.s_addr = inet_addr(u_ip.c_str()); //这里的ip和port是发送消息人的端口和portstd::string response = ip + "-" + std::to_string(port) + " :" + message;//发送消息sendto(_sock,response.c_str(),response.size(),0,(struct sockaddr*)&client,sizeof client);}}private:std::unordered_map<std::string,User> _users;  //记录在线用户
};

client客户端实现

客户端必须要保证至少2个线程，因为读消息和发送消息在一个线程里进行的话，会发送IO阻塞。除非你用多路转接=,=这里暂时不使用这种方法。

client.cc代码：

#include "client.hpp"
#include <memory>int main(int argc , char* argv[])
{if(argc != 3){std::cout << "Usage : " << argv[0] << "   serverip  serverport" << std::endl; exit(1);}uint16_t port = atoi(argv[2]); std::string ip = argv[1];std::unique_ptr<UdpClient> cli(new UdpClient(port,ip)); cli->init();cli->start();
}

client.hpp代码：

start函数负责处理用户发送的消息，RecvMessageThread函数是线程的执行函数，负责收服务器广播回来的消息，并把消息打印在公屏上，注意回显消息要用cerr打印！因为我们测试的时候会把cout重定向到一个命名管道中。

#pragma once
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <arpa/inet.h>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <pthread.h>class UdpClient
{
public:UdpClient(uint16_t port, const std::string &ip) : _port(port), _svr_ip(ip) {}~UdpClient() { close(_sock); }void init(){// 套接字创捷_sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (_sock < 0){std::cout << "create socket failed...." << std::endl;abort();}}// 线程执行函数，负责接收消息static void *RecvMessageThread(void *args){while (1){int *sock = (int *)args; //提取sock套接字// 收服务器广播来的消息char recvbuff[1024 * 4] = {0};recvfrom(*sock, recvbuff, sizeof recvbuff - 1, 0, nullptr, nullptr);// 打印回收到的消息std::cout << recvbuff << std::endl;}return nullptr;}void start(){// 创建服务器的 sockaddr结构struct sockaddr_in svr;svr.sin_port = htons(_port);svr.sin_addr.s_addr = inet_addr(_svr_ip.c_str());svr.sin_family = AF_INET;// 发送消息的缓冲区char sendbuff[1024] = {0};// 创建一个线程来接收别人发送的信息pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, RecvMessageThread, (void *)&_sock);// 该线程负责发送消息while (1){// 输入消息std::cerr << "Enrty # ";fgets(sendbuff, sizeof sendbuff - 1, stdin);sendbuff[strlen(sendbuff) - 1] = 0;std::string message = sendbuff;// 发送消息sendto(_sock, message.c_str(), message.size(), 0, (struct sockaddr *)&svr, sizeof svr);}}private:int _sock;uint16_t _port;std::string _svr_ip;
};