Unix C語言編寫基於多線程的小型併發服務器

線程介紹

線程就是運行在一個進程上下文中的邏輯流，通常來講，程序是由每一個進程中的單一線程來組成的。可是，咱們實際上也能夠編寫一個進程裏同時運行多個線程的程序，線程是由內核調度的，從進程間通訊角度來看，一個給定進程內的全部線程共享一樣的全局變量。每一個線程具備獨立的線程上下文，包括一個惟一的整數線程ID，棧，棧指針，程序計數器，通用目的寄存器和條件碼。全部運行在一個進程中的線程共享該進程的整個虛擬地址空間。基於線程的邏輯流結合了基於進程和基於IO多路複用的流的特性，同進程同樣，線程有內核自動調度，而且內核經過一個整數ID來識別線程，同基於多路IO複用同樣，多個線程運行在單一進程的上下文之中，所以共享整個進程的虛擬地址空間，包括代碼、數據、堆和共享庫以及打開的文件。

線程的生命週期

每一個進程一開始都是由單一主線程構成的，在某一時刻，主線程建立一個對等線程，從這個時間點開始，兩個線程就開始併發地運行。最後，由於主線程執行一個慢速系統調用，例如read函數或者sleep函數，線程就會被內核掛起，控制就會經過上下文切換傳遞到對等線程。對等線程就這樣交替執行，以此類推。

併發服務器代碼實現

//本程序是基於多線程的併發服務器
//爲了不賦值語句在accept以後才完成的，那麼對等線程中的局部變量connfd就獲得下一次鏈接的描述符值，不幸的是，兩個線程在同一個描述符上執行輸入和輸出
//爲了不這種致命競爭，必須將每一個accept返回的已鏈接符分配到它本身的動態分配的存儲器塊
#include "csapp.h"



void echo(int connfd)
{
        int n;
        char buf[MAXLINE];
        rio_t rio;

        rio_readinitb(&rio,connfd);
        //帶緩衝的讀取函數
        while((n=rio_readlineb(&rio,buf,MAXLINE))>0) {
                //向鏈接符寫入內容
                printf("server received %d bytes \n",n);
                rio_writen(connfd,buf,n);
        }
}


void *thread(void *vargp); //線程函數聲明

//主函數入口
int main(int argc,char **argv)
{
    int listenfd,*connfd,port; //監聽描述符，鏈接符，端口號
    socklen_t clientlen=sizeof(struct sockaddr_in); //客戶端地址長度
    struct sockaddr_in clientaddr; //新建客戶端地址
    pthread_t tid; //線程id
    if(argc!=2) {
        fprintf(stderr,"usage :%s <port>\n",argv[0]); //提示執行格式
        exit(0); //正常退出主程序，主進程
    }

    port=atoi(argv[1]); //把端口號轉成整型
    listenfd=open_listenfd(port); //打開監聽端口號
    while(1) { //無限循環，等待接受請求
        connfd=malloc(sizeof(int)); //動態分配內存給鏈接描述符，這是爲了不兩個線程在同一個描述符上輸入輸出,致使兩個線程在同一個描述符上的不正當競爭
        *connfd=accept(listenfd,(SA *)&clientaddr,&clientlen); //接受請求，已鏈接描述符
        pthread_create(&tid,NULL,thread,connfd); //新建線程，而且傳遞參數connfdp進入線程
    }
}

void *thread(void *vargp)
{
    int connfd=*((int *)vargp);//接受參數
    pthread_detach(pthread_self()); //分離線程，使得它不能被其餘線程回收或殺死的，它的存儲器資源在它終止時由系統自動釋放
    free(vargp); //釋放參數存儲空間
    echo(connfd); //迴應客戶端
    close(connfd); //關閉已鏈接描述符，這裏不用在主線程中關閉，由於線程共享同一虛擬地址空間，此處關閉便可
    return NULL;//線程結束
}
   

上面的多線程編譯時，要加上-pthread參數，程序運行以下：

zzw@zzw-ThinkPad-Edge-E430c:~$ telnet localhost 9999
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
hello
hello

zzw@zzw-ThinkPad-Edge-E430c:~/doc_main/CProgram/Concurrency$ ./echoservert.o  9999
server received 7 bytes