局域網(wǎng)通信工具開發(fā)中的核心技術解析

張永來

（四川師范大學信息技術學院，四川 成都610068）

0 概述

局域網(wǎng)通信工具是一個局域網(wǎng)內(nèi)部常用的通信工具，最典型的就是一般公司常用的飛秋。局域網(wǎng)通信工具一般要求具有的主要功能有一對一聊天、群聊、一對一傳文件。如何設計整個系統(tǒng)的功能與結構，怎么實現(xiàn)這些通信等等是在開發(fā)過程中涉及到的主要問題，以達到功能需求并提高整體性能。

1 統(tǒng)框架設計

局域網(wǎng)通信工具主要功能包括三個：單聊、群聊和傳文件。通信模式分為兩種：C/S模式和B/S模式，本文采用C/S模式，即客戶端/服務器模式，在一個局域網(wǎng)中設一臺服務器和若干臺客戶端機器。而客戶端與服務器中間的通信有兩種方式：一、所有客戶端之間的通信信息都經(jīng)過服務器進行轉發(fā)。此結構的優(yōu)點是可以在服務器中控制整個通信過程和記錄通信信息，缺點是：服務器負擔較重，對服務器性能要求較后者高。二、服務器只起到管理客戶端的作用，三種功能的實現(xiàn)是在客戶端之間傳送通信信息，不通過服務器進行轉發(fā)。此結構的優(yōu)點是:服務器負擔較前者輕，對服務器性能要求不高，缺點是：通信信息不經(jīng)過服務器進行轉發(fā)，服務器不能控制整個通信過程，也不能記錄通信信息。

綜合考慮以上兩個結構的優(yōu)缺點，結合局域網(wǎng)通信的特點，聊天記錄通常需要查閱，為了更好地保存聊天記錄、監(jiān)控聊天內(nèi)容，單聊和群聊信息需要通過服務器進行中轉；而文件傳輸實時性要求較高，為了提高文件傳輸速度，傳文件功能不通過服務器進行中轉，而是直接在客戶端之間完成，服務器為并發(fā)服務器[1]，結構圖如圖1。

圖1 本文采用的通信結構

2 關鍵技術研究

2.1 關鍵技術概述

整個系統(tǒng)的開發(fā)過程涉及到的核心技術有MFC界面技術[2]、多線程及其同步技術、網(wǎng)絡通信技術及數(shù)據(jù)庫連接技術。限于篇幅，本文重點結合實踐介紹核心技術中的關鍵技術：網(wǎng)絡通信與多線程及其同步技術。

2.2 多線程及其同步技術[3]

2.2.1 多線程概念、思想及用法

多線程（multithreading），是指從軟件或者硬件上實現(xiàn)多個線程并發(fā)執(zhí)行的技術。具有多線程能力的計算機因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程，即同一時間內(nèi)完成多個任務，進而提升整體處理性能。線程創(chuàng)建函數(shù)CreateThread的用法如下，本文用法見代碼部分。

核心接口函數(shù)：CreateThread的函數(shù)功能是創(chuàng)建線程，其函數(shù)原型為：

HANDLEWINAPICreateThread(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,

SIZE_T dwStackSize,

LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,

LPVOID lpParameter,

DWORD dwCreationFlags,

LPDWORD lpThreadId)；

函數(shù)說明：

第一個參數(shù)lpThreadAttributes表示線程內(nèi)核對象的安全屬性，一般傳入NULL表示使用默認設置。

第二個參數(shù)dwStackSize表示線程?？臻g大小。傳入0表示使用默認大小（1MB）。

第三個參數(shù)lpStartAddress表示新線程所執(zhí)行的線程函數(shù)地址，多個線程可以使用同一個函數(shù)地址。

第四個參數(shù)lpParameter是傳給線程函數(shù)的參數(shù)。

第五個參數(shù)dwCreationFlags指定額外的標志來控制線程的創(chuàng)建，為0表示線程創(chuàng)建之后立即就可以進行調(diào)度，如果為CREATE_SUSPENDED則表示線程創(chuàng)建后暫停運行，這樣它就無法調(diào)度，直到調(diào)用ResumeThread()。

第六個參數(shù)lpThreadId將返回線程的ID號，傳入NULL表示不需要返回該線程ID號。

函數(shù)返回值：

成功返回新線程的句柄，失敗返回NULL。

2.2.2 線程同步技術

同一個進程中的多線程技術通常要結合同步技術實現(xiàn)，因為一些敏感數(shù)據(jù)不允許被多個線程同時訪問，此時就使用同步訪問技術，保證數(shù)據(jù)在任何時刻，最多有一個線程訪問，以保證數(shù)據(jù)的完整性。同步就是協(xié)同步調(diào)，按預定的先后次序進行運行。線程同步方式主要有四種：臨界區(qū)、互斥量、事件、信號量[4]四種方式。本文中主要結合事件對象方式闡述線程與線程同步的應用。

事件對象使用的核心接口函數(shù)：CreateEvent的函數(shù)功能是創(chuàng)建事件對象，其函數(shù)原型為：

HANDLE CreateEvent（

LPSECURITY_ATTRIBUTESlpEventAttributes,

BOOL bManualReset,

BOOL InitialState,

LPTSTR lpName）；

第一個參數(shù)lpEventAttributes一般忽略不管。

第二個參數(shù)bManualReset參數(shù)表示事件對象是自動類型的還是手動類型的，true表示手動類型，必須使用ResetEvent使其處于無信號狀態(tài)；false表示自動類型，不需要使用ResetEvent而被獲取后自動處于無信號狀態(tài)。

第三個參數(shù)InitialState參數(shù)表示該事件對象創(chuàng)建后是否處于有信號狀態(tài)，即是否可被線程獲取而使線程具有運行權。

第四個參數(shù)lpName參數(shù)表示事件對象的名稱，可以為任意合法字符串。

2.3 網(wǎng)絡通信技術

網(wǎng)絡通信模型中的傳輸層主要有兩種協(xié)議：TCP協(xié)議和UDP協(xié)議。TCP協(xié)議優(yōu)點是面向連接的可靠傳輸，缺點是通信期間始終保持連接，系統(tǒng)性能下降，適用于通信量集中且通信量較大的情況。UDP協(xié)議為無連接的不可靠傳輸，優(yōu)點是不影響系統(tǒng)性能，適用于通信不定時且通信量不大的情況。而網(wǎng)絡通信中常用的核心接口socket就是基于這兩種協(xié)議[5-6]。兩種通信方式的過程如圖2和圖3。

圖2 UDP傳輸模型

圖3 TCP傳輸模型

3 代碼講解

}//以上完成套接字庫的加載

get_msg_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)；//創(chuàng)建一個UDP數(shù)據(jù)包套接字

4 結論

本文詳述了局域網(wǎng)通信工具的框架及實現(xiàn)的關鍵技術,其中系統(tǒng)框架的設計思想比較適合實際應用，實現(xiàn)過程中使用了多線程及其同步技術，較好地達到了服務器端的要求，系統(tǒng)功能較為全面。界面還不夠美觀，有待完善。

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