集群聊天服务器项目【C++】（五）网络模块和业务模块

经过前面介绍相关的库和工具，比如Json、CMake、muduo等，我们可以开始编写本项目的代码了。

1.项目目录创建

一般一个项目由以下结构组成：
在这里插入图片描述

  1. bin文件夹存放：可执行程序
  2. build文件夹存放：编译过程中的临时文件
  3. include文件夹存放：头文件
  4. src文件夹存放：源代码
  5. test文件夹存放：测试用例，我们前面几章的测试代码就在这
  6. thirdparty文件夹存放：使用的别人的源代码，本项目使用了Json库
  7. CMakeLists.txt存放：CMake编译的文件夹，在 需要编译的目录都有一个
  8. autobuild.sh存放：编译的自动脚本
  9. README.md存放：项目的介绍，比如环境配置、编译、运行。

接下来介绍每一级目录的CMakeLists.txt文件的内容：

  1. 项目根目录下：
cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(chat)# 配置编译选项
set(CMAKE_CXX_FLAGS ${CMAKE_CXX_FLAGS} -g)# 配置最终的可执行文件输出的路径
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)# 配置头文件的搜索路径
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include/server)
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/thirdparty)# 加载子目录
add_subdirectory(src)
  1. 在子目录src中：
add_subdirectory(server)  ##加载子目录
  1. 在server文件夹中：
#定义了一个SRC_LIST变量，包含了该目录下的所有源文件
aux_source_directory(. SRC_LIST)# 指定生成可执行文件
add_executable(ChatServer ${SRC_LIST})
# 指定可执行文件链接时需要依赖的库文件
target_link_libraries(ChatServer muduo_net muduo_base pthread)

2.网络模块代码ChatServer

这部分代码和muduo库介绍相似：muduo库简单介绍,本次会更详细介绍。
这次把实现放到.cpp中，声明放到.hpp中。
先看整体代码：
在include/server/中编写chatserver.hpp：

#ifndef CHATSERVER_H
#define CHATSERVER_H#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;// 聊天服务器的主类
class ChatServer
{
public:// 初始化聊天服务器对象ChatServer(EventLoop *loop,const InetAddress &listenAddr,const string &nameArg);// 启动服务void start();private:// 上报链接相关信息的回调函数void onConnection(const TcpConnectionPtr &);// 上报读写事件相关信息的回调函数void onMessage(const TcpConnectionPtr &,Buffer *,Timestamp);TcpServer _server; // 组合的muduo库，实现服务器功能的类对象EventLoop *_loop;  // 指向事件循环对象的指针
};#endif

在/src/server/中实现chatserver.cpp

#include "chatserver.hpp"
#include "json.hpp"
#include "chatservice.hpp"#include <iostream>
#include <functional>
#include <string>
using namespace std;
using namespace placeholders;
using json = nlohmann::json;// 初始化聊天服务器对象
ChatServer::ChatServer(EventLoop *loop,const InetAddress &listenAddr,const string &nameArg): _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)
{// 注册链接回调_server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));// 注册消息回调_server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));// 设置线程数量_server.setThreadNum(4);
}// 启动服务
void ChatServer::start()
{_server.start();
}// 上报链接相关信息的回调函数
void ChatServer::onConnection(const TcpConnectionPtr &conn)
{// 客户端断开链接if (!conn->connected()){ChatService::instance()->clientCloseException(conn);conn->shutdown();  //半关闭状态，只能读}
}// 上报读写事件相关信息的回调函数
void ChatServer::onMessage(const TcpConnectionPtr &conn,Buffer *buffer,Timestamp time)
{string buf = buffer->retrieveAllAsString();  //从缓冲区读数据// 测试，添加json打印代码cout << buf << endl; // 数据的反序列化json js = json::parse(buf);// 达到的目的：完全解耦网络模块的代码和业务模块的代码// 通过js["msgid"] 获取=》业务handler=》conn  js  timeauto msgHandler = ChatService::instance()->getHandler(js["msgid"].get<int>());//Json的数据类型转换到int型// 回调消息绑定好的事件处理器，来执行相应的业务处理msgHandler(conn, js, time);
}

接下来介绍为什么这样写：
首先TcpServer这个类，它在muduo/net/TcpServer.h下声明，它用来编写网络服务器，接受客户机链接。

  1. 它只有一个构造函数：
  TcpServer(EventLoop* loop,const InetAddress& listenAddr,const string& nameArg,Option option = kNoReusePort);
  1. 它有一个start()函数，用来启动服务,开始监听新客户链接。
void ChatServer::start()
{_server.start();
}
  1. 针对不同的事件，TcpServer 保存着不同事件发生时要调用的回调函数，比如接收到链接的回调函数，和接收到消息的回调函数：
  void setConnectionCallback(const ConnectionCallback& cb){ connectionCallback_ = cb; }void setMessageCallback(const MessageCallback& cb){ messageCallback_ = cb; }void setWriteCompleteCallback(const WriteCompleteCallback& cb){ writeCompleteCallback_ = cb; }
  1. TcpServer网络模块需要我们设置线程数量，如果大于1，会自动1个主线程监听新客户链接，其余处理已连接的消息处理。
_server.setThreadNum(4);

因此我们的链接处理函数和消息处理函数如下：

    // 上报链接相关信息的回调函数void onConnection(const TcpConnectionPtr &);// 上报读写事件相关信息的回调函数void onMessage(const TcpConnectionPtr &,Buffer *,Timestamp);

然后注册消息回调和链接回调：

    // 注册链接回调_server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));// 注册消息回调_server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));

其中ChatServer::onConnection和ChatServer::onMessage就是需要我们写的回调函数，在这实现

// 上报链接相关信息的回调函数
void ChatServer::onConnection(const TcpConnectionPtr &conn)
{// 客户端断开链接if (!conn->connected()){ChatService::instance()->clientCloseException(conn);conn->shutdown();}
}// 上报读写事件相关信息的回调函数
void ChatServer::onMessage(const TcpConnectionPtr &conn,Buffer *buffer,Timestamp time)
{string buf = buffer->retrieveAllAsString();// 测试，添加json打印代码cout << buf << endl; // 数据的反序列化json js = json::parse(buf);// 达到的目的：完全解耦网络模块的代码和业务模块的代码// 通过js["msgid"] 获取=》业务handler=》conn  js  timeauto msgHandler = ChatService::instance()->getHandler(js["msgid"].get<int>());// 回调消息绑定好的事件处理器，来执行相应的业务处理msgHandler(conn, js, time);
}

这样当 ChatServer 接收到连接相关事件时，会调用我们写的ChatServer::onConnection函数。如果是客户端连接断开的事件，我们会关闭连接。

3.业务模块代码ChatService

对于ChatServer::onMessage实现中，我们不能根据对应的消息就使用对应的处理方法，比如

if (message == Login) { //登录消息LoginHandler();
} else if (message == Register) {  //注册消息RegisterHandler();
} else if (...)

这样就相当与网络模块代码中间包含了业务模块代码。我们希望模块解耦，每个模块之间应该是独立的。我们希望实现一个统一的调用，对于任何业务都只用调用一个方法即可，然后这个函数会有着不同的实现。

因此，我们还会创建一个 ChatService 类来专门提供不同的服务，ChatService使用function容易保存不同的回调函数，我们使用 Json 解析数据时得到数据类型，然后直接调用对应的函数（这些回调函数最开始已经被注册过了），既不同的数据类型调用不同的回调函数。

在include/chatservice.hpp中编写

#ifndef CHATSERVICE_H
#define CHATSERVICE_H#include <muduo/net/TcpConnection.h>
#include <unordered_map>//一个消息ID映射一个事件处理 
#include <functional>
using namespace std;
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;#include "json.hpp"
using json = nlohmann::json;//表示处理消息的事件回调方法类型，事件处理器，派发3个东西 
using MsgHandler = std::function<void(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp)>;//聊天服务器业务类
class ChatService
{
public://获取单例对象的接口函数static ChatService *instance();//处理登录业务void login(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);//处理注册业务void reg(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time);//获取消息对应的处理器MsgHandler getHandler(int msgid);
private:ChatService();//单例 //存储消息id和其对应的业务处理方法，消息处理器的一个表，写消息id对应的处理操作 unordered_map<int, MsgHandler> _msgHandlerMap;};#endif

在include/中定义一个枚举类型，用来回调对应的业务方法。
在include/public.hpp编写头文件:

#ifndef PUBLIC_H
#define PUBLIC_H/*
server和client的公共文件
*/
enum EnMsgType
{LOGIN_MSG = 1, // 登录消息REG_MSG, // 注册消息
};#endif

在include/server/chatservice.cpp编写：

#include "chatservice.hpp"
#include "public.hpp"
#include <muduo/base/Logging.h>//muduo的日志 
using namespace std;
using namespace muduo;//获取单例对象的接口函数
ChatService *ChatService::instance()
{static ChatService service;return &service;
}//构造方法，注册消息以及对应的Handler回调操作
ChatService::ChatService()
{//用户基本业务管理相关事件处理回调注册_msgHandlerMap.insert({LOGIN_MSG, std::bind(&ChatService::login, this, _1, _2, _3)});_msgHandlerMap.insert({REG_MSG, std::bind(&ChatService::reg, this, _1, _2, _3)});}//获取消息对应的处理器
MsgHandler ChatService::getHandler(int msgid)
{//记录错误日志，msgid没有对应的事件处理回调auto it = _msgHandlerMap.find(msgid);if (it == _msgHandlerMap.end())//找不到 {//返回一个默认的处理器，空操作，=按值获取 return [=](const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp) {LOG_ERROR << "msgid:" << msgid << " can not find handler!";//muduo日志会自动输出endl };}else//成功的话 {return _msgHandlerMap[msgid];//返回这个处理器 }
}//处理登录业务  id  pwd   pwd
void ChatService::login(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time)
{LOG_INFO<<"do login service!!!";
}//处理注册业务  name  password
void ChatService::reg(const TcpConnectionPtr &conn, json &js, Timestamp time)
{LOG_INFO<<"do reg service!!!";
}

使用单例模式保证只有一个实例化对象，在_msgHandlerMap存放id和对应的业务函数，在构造函数中完成的注册。

4.main函数编写

在src/server/中编写main.cpp

#include "chatserver.hpp"int main(){EventLoop loop;InetAddress addr("127.0.0.1",6000);ChatServer server(&loop,addr,"ChatServer");server.start();loop.loop();return 0;
}

总结

这是本项目的关键一章，网络模块怎么使用回调函数完成新链接和消息的回调，以及怎么解耦网络模块和业务模块等，在后面章节，大部分只是在此基础上增加业务功能，网络模块就不需要改了。

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