一个服务端 多个客户端，基于TCP协议的多客户端连接服务器设计与实现

设计并实现了一个基于TCP协议的多客户端连接服务器，支持多个客户端同时连接并通信，通过优化服务器架构和线程管理，确保了高效稳定的连接和数据处理能力。

随着互联网技术的飞速发展,网络应用日益丰富，用户对网络服务的需求也越来越高，在众多网络应用中，服务器端与客户端之间的交互是必不可少的，为了满足大量用户同时访问的需求，本文将介绍一种基于TCP协议的多客户端连接服务器的设计与实现。

系统设计

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系统架构

本系统采用C/S（客户端/服务器）架构，服务器端负责处理客户端的请求，并将处理结果返回给客户端，系统架构如图1所示。

图1 系统架构图

系统功能

（1）客户端功能

客户端负责向服务器发送请求,接收服务器返回的数据，并显示给用户。

（2）服务器功能

服务器负责接收客户端的请求,处理请求，并将处理结果返回给客户端。

系统关键技术

（1）TCP协议

TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，本系统采用TCP协议实现客户端与服务器之间的通信。

（2）多线程

为了实现多客户端同时连接服务器,服务器端采用多线程技术，每个客户端连接到服务器后，都会启动一个线程来处理该客户端的请求。

（3）线程池

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线程池是一种管理线程的技术,可以减少线程创建和销毁的开销，本系统采用线程池技术来管理服务器端的线程。

服务器端实现

创建服务器端socket

int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (server_fd < 0) {
    perror("创建服务器端socket失败");
    exit(1);
}

绑定服务器端地址

struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    perror("绑定服务器端地址失败");
    exit(1);
}

监听客户端连接

if (listen(server_fd, 10) < 0) {
    perror("监听客户端连接失败");
    exit(1);
}

处理客户端连接

int client_fd;
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
while ((client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len)) > 0) {
    pthread_t thread_id;
    pthread_create(&thread_id, NULL, handle_client, (void *)&client_fd);
    pthread_detach(thread_id);
}

处理客户端请求

void *handle_client(void *arg) {
    int client_fd = *(int *)arg;
    char buffer[1024];
    while (recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0) > 0) {
        // 处理客户端请求
        send(client_fd, "Hello, client!", strlen("Hello, client!"), 0);
    }
    close(client_fd);
    return NULL;
}

客户端实现

创建客户端socket

int client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (client_fd < 0) {
    perror("创建客户端socket失败");
    exit(1);
}

连接服务器

struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if (connect(client_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    perror("连接服务器失败");
    exit(1);
}

发送请求并接收响应

char buffer[1024];
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin)) {
    send(client_fd, buffer, strlen(buffer), 0);
    recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    printf("Server: %s", buffer);
}

本文介绍了基于TCP协议的多客户端连接服务器的设计与实现,通过采用多线程和线程池技术，实现了服务器端同时处理多个客户端连接的需求，在实际应用中，可以根据具体需求对系统进行优化和扩展。