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  • C++中简单使用HPSocket time

    简介

    HP-Socket 是一套通用的高性能 TCP/UDP /HTTP 通信 框架 ,包含服务端组件、客户端组件和 Agent 组件,广泛适用于各种不同应用场景的 TCP/UDP /HTTP 通信系统,提供 C/C++ 、 C# 、 Delphi 、 E (易语言)、 Java 、 Python 等编程语言接口。

    HP-Socket是一套国产的开源通讯库,使用C++语言实现,提供多种编程语言的接口,支持 Windows 和 Linux 平台:

    HP-Socket包含30多个组件 ,可根据通信角色Client/Server)、通信协议TCP/UDP/HTTP)和接收模型PUSH/PULL/PACK)进行归类,这里只简单介绍一下:

    • Server组件:基于IOCP/EPOLL通信模型 ,并结合缓存池 、私有堆等技术实现高效内存管理,支持超大规模、高并发通信场景。
    • Agent组件:实质上是Multi-Client组件,与Server组件采用相同的技术架构,可同时建立和高效处理大规模Socket连接 。
    • Client组件:基于Event Select/POLL通信模型,每个组件对象创建一个通信线程并管理一个Socket连接, 适用于小规模客户端场景。
    • Thread Pool组件:HP-Socket实现的高效易用的线程池组件,当成普通的第三方线程池库使用即可。

    HP-Socket的TCP组件支持PUSH、PULL和PACK三种接收模型:

    • PUSH模型:组件接收到数据时会触发监听器对象的OnReceive(pSender,dwConnID,pData,iLength)事件,把数据“推”给应用程序,这种模型使用起来是最自由的。
    • PULL模型:组件接收到数据时会触发监听器对象的OnReceive(pSender,dwConnID,iTotalLength)事件 ,告诉应用程序当前已经接收到多少数据,应用程序检查数据的长度,如果满足需要则调用组件的**Fetch(dwConnID,pData,iDataLength)方法把需
      要的数据“拉”出来。
    • PACK模型:PACK模型系列组件是PUSH和PULL模型的结合体,应用程序不必处理分包与数据抓取,组件保证每个OnReceive事件都向应用程序提供一个完整数据包。

    注:PACK模型组件会对应用程序发送的每个数据包自动加上 4 字节(32位的包头),前10位为用于数据包校验的包头标识位,后22位为记录包体长度的长度位。

    使用方式

    HP-Socket支持MBCSUnicode字符集,支持32位和64位应用程序。可以通过源代码、 DLL或LIB方式使用HP-Socket。 HP-Socket发行包中已经提供了HPSocket DLL和HPSocket4C DLL。
    HP-Socket提供了各种情况下的dll文件,不需要我们重新编译,dll文件按编程接口分为两大类:

    • HPSocket DLL:导出C++编程接口 ,C++程序的首选方式,使用时需要把SocketInterface.h(及其依赖文件HPTypeDef.h)HPSocket.h以及 DLL 对应的 *.lib 文件加入到工程项目,用到SSL组件还需要HPSocket-SSL.h文件。
    • HPSocket4C DLL:导出C编程接口,提供给C语言或其它编程语言使用,使用时需要把HPSocket4C.h以及 DLL 对应的 *.lib 文件加入到工程项目,用到SSL组件还需要HPSocket4C-SSL.h文件。

    实现简单线程池

    使用HP-Socket的线程池组件可以在程序中实现一个简单的、公用的线程池,TCP通讯的断线重连、发送心跳都会用到线程池。线程池组件的主要函数如下:

    • Start:启动线程池,具体的使用可以参考源代码的注释。
    • Submit:提交任务,主要使用BOOL Submit(fnTaskProc,pvArg,dwMaxWait=INFINITE),另一个函数重载是使用一个特殊的数据类型(把Socket任务参数和任务函数封装成一个数据结构)作为参数。
    • Stop:关闭线程池,参数dwMaxWait代表最大等待时间(毫秒,默认: INFINITE ,一直等待)。

    先实现线程池的CHPThreadPoolListener接口,然后构造IHPThreadPool智能指针,后面线程池的操作都通过智能指针操作,代码如下:

    class CHPThreadPoolListenerImpl : public CHPThreadPoolListener
    {
    private:
    	void LogInfo(string logStr)
    	{
    		cout <<"ThreadPool " <<logStr << endl;
    	}
    public:
    	virtual void OnStartup(IHPThreadPool* pThreadPool) 
    	{
    		LogInfo("线程池启动");
    	}
    	virtual void OnShutdown(IHPThreadPool* pThreadPool) 
    	{
    		LogInfo("线程池启动关闭");
    	}
    	virtual void OnWorkerThreadStart(IHPThreadPool* pThreadPool, THR_ID dwThreadID) 
    	{				
    		LogInfo("[" + to_string(dwThreadID) + "] " + "工作线程启动");
    	}
    	virtual void OnWorkerThreadEnd(IHPThreadPool* pThreadPool, THR_ID dwThreadID) 
    	{
    		LogInfo("[" + to_string(dwThreadID) + "] " + "工作线程退出");
    	}
    };
    
    CHPThreadPoolListenerImpl ThreadPoolListener;
    //全局共享变量使用extern关键字修饰
    extern CHPThreadPoolPtr ThreadPool(&ThreadPoolListener);
    

    实现TCP客户端

    先实现一个打印函数,显示客户端相关的信息,代码如下:

    void PrintInfo(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID)
    {
    	char buffer[20];	
    	TCHAR* ipAddr = buffer;
    	int ipLen;
    	USHORT port;
    
    	pSender->GetLocalAddress(ipAddr, ipLen, port);	
    	cout << string(ipAddr,0,ipLen) << ":" << port << " " << " [" << dwConnID << "] -> ";
    
    	pSender->GetRemoteHost(ipAddr, ipLen, port);	
    	cout << string(ipAddr, 0, ipLen) << ":" << port << " ";
    }
    

    实现CTcpClientListener监听接口,客户端断线后自动重连,以换行符分割接收到的字符串,代码如下:

    bool SysExit = false;
    void ReConnect(ITcpClient* pSender)
    {
    	while (pSender->GetState() != SS_STOPPED)
    	{
    		Sleep(10);
    	}
    	pSender->Start("127.0.0.1", 60000);
    }
    
    class CClientListenerImpl : public CTcpClientListener
    {
    
    public:	
    	virtual EnHandleResult OnConnect(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID) 
    	{ 
    		PrintInfo(pSender, dwConnID);
    		cout << "连接成功" << endl;
    		return HR_OK;		
    	}
    
    	string resStr = "";
    	string commStr="";
    	virtual EnHandleResult OnReceive(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID, const BYTE* pData, int iLength) 
    	{
    		
    		string str((char*)pData,0, iLength);
    		resStr.append(str);
    		int index;
    		while (true)
    		{
    			index = resStr.find("\r\n");
    			if (index == -1)break;
    
    			commStr = resStr.substr(0, index);
    			resStr = resStr.substr(index +2, resStr.length() - (index +2));
    			if (commStr!="")
    			{
    				PrintInfo(pSender, dwConnID);
    				cout << "收到分割字符串 " << commStr << endl;
    			}
    		}	
    
    		PrintInfo(pSender, dwConnID);
    		cout << "数据接受 " << str << endl;
    
    		return HR_OK;
    	}
    
    	virtual EnHandleResult OnClose(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID, EnSocketOperation enOperation, int iErrorCode)
    	{
    		resStr = "";
    
    		PrintInfo(pSender, dwConnID);
    		cout << "连接断开,"<< enOperation <<"操作导致错误,错误码 " << iErrorCode<< endl;
    		if (!SysExit) 
    		{
    			ThreadPool->Submit((Fn_TaskProc)(&ReConnect), (PVOID)pSender);
    		}		
    		return HR_OK;
    	}	
    };
    

    循环输入字符串发送服务端,代码如下:

    int main()
    {
    	//启动线程池
    	ThreadPool->Start();
    
    	CClientListenerImpl listener;
    	CTcpClientPtr client(&listener);
    
    	if (!client->Start("127.0.0.1", 60000))
    	{
    		cout << "连接错误:" << client->GetLastError() << "-" << client->GetLastErrorDesc();
    	}
    	
    	string sendMsg;
    	while (!SysExit)
    	{		
    		cin >> sendMsg;
    		if (sendMsg == "esc") 
    		{
    			SysExit = true;
    			break;
    		}
    
    		if (client->GetState() == SS_STARTED) 
    		{
    			const BYTE* data = (BYTE*)(sendMsg.c_str());
    			if (client->Send(data, sizeof(data)))
    			{
    				PrintInfo(client, client->GetConnectionID());
    				cout << "发送成功 "<<sendMsg<<endl;
    			}
    			else
    			{
    				PrintInfo(client, client->GetConnectionID());
    				cout << "发送失败,错误描述 " << client->GetLastError() << "-" << client->GetLastErrorDesc() << endl;
    			}
    		}
    		else 
    		{
    			PrintInfo(client, client->GetConnectionID());			
    			cout << "无法发送,当前状态 " <<client->GetState()<< endl;
    		}
    	}	
    	client->Stop();
    	//关闭线程池
    	ThreadPool->Stop();
    
    	return 0;	
    }
    

    实现TCP服务端

    先实现一个打印函数,基本上和客户端的相同,只有获取本地IP的地方不同,代码如下:

    void PrintInfo(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID)
    {
    	char buffer[20];
    	TCHAR* ipAddr = buffer;
    	int ipLen;
    	USHORT port;
    
    	pSender->GetListenAddress(ipAddr, ipLen, port);
    	cout << string(ipAddr, 0, ipLen) << ":" << port << " " << "<-  [" << dwConnID << "] ";
    
    	pSender->GetRemoteAddress(dwConnID, ipAddr, ipLen, port);
    	cout << string(ipAddr, 0, ipLen) << ":" << port << " ";
    }
    

    为了演示客户端和应用数据的绑定,定义一个用户数据类型并创建一个队列,代码如下:

    class UserData 
    {
    public:
    	UserData(string name="") 
    	{
    		Name = name;
    	}
    	string Name;
    };
    queue<UserData*> qName;  //创建队列对象 
    

    实现CTcpServerListener监听接口,收到字符串后加上用户名再发送回去,代码如下:

    class CTcpServerListenerImpl : public CTcpServerListener
    {
    public:	
    	virtual EnHandleResult OnAccept(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID, UINT_PTR soClient)
    	{ 
    
    		pSender->SetConnectionExtra(dwConnID,qName.front());
    		qName.pop();
    		PrintInfo(pSender, dwConnID);
    		cout << "连接成功" << endl;
    		return HR_OK;
    	}
    	virtual EnHandleResult OnReceive(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID, const BYTE* pData, int iLength)
    	{ 
    		string str((char*)pData, 0, iLength);
    		PrintInfo(pSender, dwConnID);
    		cout << "数据接受 " << str<<endl;
    
    		PVOID pInfo = nullptr;		
    		pSender->GetConnectionExtra(dwConnID, &pInfo);
    		str = "reply-" + ((UserData*)pInfo)->Name + str;
    
    		const BYTE* data = (BYTE*)(str.c_str());		
    		pSender->Send(dwConnID, data,str.size());
    		return HR_OK;
    	}	
    	virtual EnHandleResult OnClose(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID, EnSocketOperation enOperation, int iErrorCode)
    	{
    		PVOID pInfo = nullptr;
    		pSender->GetConnectionExtra(dwConnID, &pInfo);
    		qName.push((UserData*)pInfo);
    		PrintInfo(pSender, dwConnID);
    		cout << "断开连接"<< endl;
    
    		pSender->SetConnectionExtra(dwConnID, NULL);		
    		return HR_OK;
    	}
    };
    

    循环输入字符串发送到客户端,自动回复客户端发送的消息,代码如下:

    bool SysExit = false;
    int main()
    {	
    	UserData user1("NO1-User");
    	UserData user2("NO2-User");
    	UserData user3("NO3-User");
    	UserData user4("NO4-User");
    
    	qName.push(&user1);
    	qName.push(&user2);
    	qName.push(&user3);
    	qName.push(&user4);
    
    	CTcpServerListenerImpl listener;
    	CTcpServerPtr server(&listener);
    		
    	if (!server->Start("127.0.0.1", 60000))
    	{
    		cout << "启动错误:" << server->GetLastError() << "-" << server->GetLastErrorDesc();
    	}
    	
    	string sendMsg;
    	while (!SysExit)
    	{
    		cin >> sendMsg;
    		if (sendMsg == "esc")
    		{
    			SysExit = true;
    			break;
    		}
    
    		//如果数组长度小于当前连接数量,则获取失败
    		DWORD count= 1000;			
    		CONNID pIDs[1000]; 
    		ZeroMemory(pIDs, 1000);;
    
    		if (server->GetAllConnectionIDs(pIDs, count)&& count >0)
    		{
    			for (size_t i = 0; i < count; i++)
    			{
    				const BYTE* data = (BYTE*)(sendMsg.c_str());
    				if (server->Send(*(pIDs+i),data, sendMsg.size()))
    				{
    					PrintInfo(server, pIDs[i]);
    					cout << "发送成功 " << sendMsg << endl;
    				}
    				else
    				{
    					PrintInfo(server, pIDs[i]);
    					cout << "发送失败,错误描述 " << server->GetLastError() << "-" << server->GetLastErrorDesc() << endl;
    				}
    			}		
    		}
    		else
    		{			
    			cout << "无法发送,当前连接数 " << count << endl;
    		}
    	}
    	server->Stop();
    }
    

    注:获取连接时指针数组的长度一定要大于当前连接数量,否则会失败。

    实现Http客户端

    HP-Socket的Http客户端有同步、异步两种,同步客户端不需要绑定监听器,这里使用同步客户端演示。

    Sync Client:同步HTTP客户端组件(CHttpSyncClient和CHttpsSyncClient)内部会处理所有事件,因此,它们不需要绑定监听器(构造方法的监听器参数传入null); 如果绑定了监听器则可以跟踪组件的通信过程。

    测试客户端可以使用实时天气接口上面的测试示例,当前的测试示例为:

    http://api.k780.com/?app=weather.today&weaId=1&appkey=10003&sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4&format=json
    

    直接开始测试,代码如下:

    int main()
    {
        CHttpSyncClientPtr SyncClient;
        THeader type;
        type.name = "Content-Type";
        type.value = "text/html;charset=UTF-8";
        
        if (SyncClient->OpenUrl("GET", "http://api.k780.com/?app=weather.today&weaId=1&appkey=10003&sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4&format=json",&type))
        {
            LPCBYTE pData = nullptr;
            int iLength = 0;
            SyncClient->GetResponseBody(&pData, &iLength);        
            string body((char*)pData, iLength);
            //返回的有中文,需要转化编码格式
            cout << body << endl;        
            cout << endl;
            cout << StringToUtf(body) << endl;
            cout << endl;
            cout << UtfToString(StringToUtf(body)) << endl;
        }
        else
        {
            cout << "打开失败:"<<SyncClient->GetLastError()<<"-"<< SyncClient->GetLastErrorDesc()<<endl;
        }   
    }
    

    上面的StringToUtfUtfToString函数是转载至C++ 中文乱码的问题,该函数实现UTF-8和ANSI编码格式的转化,代码如下:

    string UtfToString(string strValue)
    {
        int nwLen = ::MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, strValue.c_str(), -1, NULL, 0);
        wchar_t* pwBuf = new wchar_t[nwLen + 1];//加上末尾'\0'
        ZeroMemory(pwBuf, nwLen * 2 + 2);
        ::MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, strValue.c_str(), strValue.length(), pwBuf, nwLen);
        int nLen = ::WideCharToMultiByte(CP_UTF8, 0, pwBuf, -1, NULL, NULL, NULL, NULL);
        char* pBuf = new char[nLen + 1];
        ZeroMemory(pBuf, nLen + 1);
        ::WideCharToMultiByte(CP_UTF8, 0, pwBuf, nwLen, pBuf, nLen, NULL, NULL);
        std::string retStr(pBuf);
        delete[]pwBuf;
        delete[]pBuf;
        pwBuf = NULL;
        pBuf = NULL;
        return retStr;
    }
    
    string StringToUtf(string strValue)
    {
        int nwLen = MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, strValue.c_str(), -1, NULL, 0);
        wchar_t* pwBuf = new wchar_t[nwLen + 1];//加上末尾'\0'
        memset(pwBuf, 0, nwLen * 2 + 2);
        MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, strValue.c_str(), strValue.length(), pwBuf, nwLen);
        int nLen = WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, pwBuf, -1, NULL, NULL, NULL, NULL);
        char* pBuf = new char[nLen + 1];
        memset(pBuf, 0, nLen + 1);
        WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, pwBuf, nwLen, pBuf, nLen, NULL, NULL);
        std::string retStr = pBuf;
        delete[]pBuf;
        delete[]pwBuf;
        return retStr;
    }
    

    注:函数实现需放在main函数之前。

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