今天给大家说说前几天完成的一个模拟的网络计算机吧，虽然计算机的模拟实现的原理很简单，但是如果要想写乘网络的，个人认为是不简单的。基本上算是包涵了套接字编程的三分之一的知识点，此处的套接字编程指的是在理解TCP/IP五层协议的基础上，如果不算理解这些协议的话，那么我感觉实现这个，应该是包含了多半的套接字编程。下面就让我们看看代码吧！
#pragma once
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <queue>
#include <string>
#include <semaphore.h>
#include "deal.hpp"
#define PTHREAD_NUM 6
#define TASKNUM 5template <class T>
class pthreadPool;
template <class T>
struct data
{std::string _name;pthreadPool<T> *_str;data(pthreadPool<T> *str) : _str(str){}
};
template <class T>
class pthreadPool
{
public:friend data<T>;static pthreadPool<T> *get(){return _str;}void run(const T &x, int sock){_task = x;_sock = sock;}void start(){for (size_t i = 0; i < PTHREAD_NUM; i++){data<T> *p = new data<T>(this);if (i % 2 == 0)p->_name = "product";elsep->_name = "consumer";pthread_create(tid + i, nullptr, enter, p);}std::cout << "wancheng" << std::endl;}~pthreadPool(){pthread_mutex_destroy(&_pmtx);pthread_mutex_destroy(&_cmtx);sem_destroy(&_p);sem_destroy(&_c);for (size_t i = 0; i < PTHREAD_NUM; i++)pthread_join(tid[i], nullptr);}private:int _sock = 0;T _task = T();pthread_t tid[PTHREAD_NUM];pthread_mutex_t _pmtx;pthread_mutex_t _cmtx;sem_t _p;sem_t _c;int _pp = 0;int _cc = 0;std::vector<T> _v;static pthreadPool<T> *_str;pthreadPool(){_v.resize(TASKNUM);sem_init(&_p, 0, TASKNUM);sem_init(&_c, 0, 0);pthread_mutex_init(&_cmtx, nullptr);pthread_mutex_init(&_pmtx, nullptr);}void product(const T x){// 生产数据sem_wait(&_p);pthread_mutex_lock(&_pmtx);_v[_pp++] = x;_pp = _pp % TASKNUM;_task = T();pthread_mutex_unlock(&_pmtx);sem_post(&_c);}void consumer(){T x;// 消费数据sem_wait(&_c);pthread_mutex_lock(&_cmtx);x = _v[_cc++];_cc = _cc % TASKNUM;pthread_mutex_unlock(&_cmtx);sem_post(&_p);// 处理数据deal(x, _sock);}static void *enter(void *args){data<T> *p = reinterpret_cast<data<T> *>(args);while (true){if (strcmp(p->_name.c_str(), "product") == 0 && p->_str->_task != T())p->_str->product(p->_str->_task);else if (strcmp(p->_name.c_str(), "consumer") == 0)p->_str->consumer();//std::cout << "xiuxi" << std::endl;continue;}delete p;return nullptr;}
};
template <class T>
pthreadPool<T> *pthreadPool<T>::_str = new pthreadPool<T>();#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
void deal(std::string &data, int sock)
{// 反序列化std::string respon;int x = 0;int y = 0;char op = '\0';int lpos = data.find(" ");int rpos = data.rfind(" ");// std::cout<<lpos<<" "<<rpos<<std::endl;if (lpos != std::string::npos && rpos != std::string::npos){x = atoi(data.substr(lpos - 1).c_str());op = *data.substr(lpos + 1, rpos - 1).c_str();y = atoi(data.substr(rpos + 1).c_str());// std::cout<<x<<" "<<y<<" "<<op<<std::endl;}else{if (data == std::string())return;else{std::cout << "式子格式错误" << std::endl;exit(4);}}// 处理switch (op){case '+':respon = std::to_string(x + y);break;case '-':respon = std::to_string(x - y);break;case '*':respon = std::to_string(x * y);break;case '/':respon = std::to_string(x / y);break;default:std::cout << "计算格式错误" << std::endl;break;}// 关闭链接send(sock, respon.c_str(), respon.size(), 0);close(sock);
}#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <cstring>
#include <string>
#include "pthreadPool.hpp"
#define NUMSIZE 1024
const int listen_queue_flag = 20;
void func(pthreadPool<std::string> &pt, int sock)
{char buffer[NUMSIZE];memset(buffer, 0, NUMSIZE);ssize_t s = recv(sock, buffer, NUMSIZE, 0);std::cout << buffer << std::endl;if (s > 0){std::string bufe = buffer;pt.run(bufe, sock);}
}
// 主函数
int main(int argc, char *argv[])
{signal(SIGPIPE, SIG_IGN);signal(SIGCHLD, SIG_IGN);if (argc != 2){std::cout << "格式错误" << std::endl;exit(1);}// 创建套接字int listensock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (listensock < 0){std::cout << "socket enrro" << std::endl;exit(1);}// 开始绑定sockaddr_in local;local.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(atoi(argv[1]));int ret = bind(listensock, (sockaddr *)&local, sizeof(local));if (ret < 0){std::cout << "bind enrro" << std::endl;exit(2);}// 监听int listens = listen(listensock, listen_queue_flag);if (listens < 0){std::cout << "listen enrro" << std::endl;exit(3);}// 建立线程池pthreadPool<std::string> *pstr = pthreadPool<std::string>::get();pstr->start();// 建立链接while (true){sockaddr_in client;socklen_t len = sizeof(client);int sersock = accept(listensock, (sockaddr *)&client, &len);if (sersock < 0){std::cout << "accept enrro" << std::endl;continue;}func(*pstr, sersock);}return 0;
}#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#define NUM 10
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 3){std::cout << "格式错误" << std::endl;exit(1);}int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sock < 0){std::cout << "socket enrro" << std::endl;exit(2);}sockaddr_in serve;memset(&serve, 0, sizeof(serve));serve.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);serve.sin_family = AF_INET;serve.sin_port = htons(atoi(argv[2]));int ret = connect(sock, (sockaddr *)&serve, sizeof(serve));// std::cout<<ret<<std::endl;if (ret >= 0){// 连接成功std::string buffer;getline(std::cin, buffer);// std::cout<<buffer<<std::endl;send(sock, buffer.c_str(), buffer.size(), 0);char bufe[NUM];memset(bufe, 0, NUM);ssize_t s = recv(sock, bufe, NUM, 0);std::cout << bufe << std::endl;close(sock);}else{std::cout<<"连接错误"<<std::endl;exit(5);}return 0;
}以上就是代码，代码量不大，但是主要是考虑的比较多。我又加了个线程池。如果是单生产者还好，但是我写成了多生产者和多消费者，这里就有好多问题，困扰了我很久，这个计算机我大概写了有半个月左右吧，难就难在了这个线程池的地方。下面先说说他的问题吧。
1.
首先就是我在服务端创建线程池的时候，迷糊了很久，刚开始我是在服务端创建了一个新线程，让这个新线程去调用线程池的函数，但是后来我发现不行，因为当时我是把关闭套接字的文件写到了服务端，这就导致一个问题，线程创建完成之后，线程池中的线程回去执行任务，但是，服务端的线程出来之后，就直接关闭文件了，导致无法发送。所以我就想了很长时间，最后把这个操作写到了处理函数的那里，这样就避免了连接错误以及服务端创建线程的问题，减少了消耗。
2.
其次而来的问题就是，因为这个线程池是多生产者多消费者的，所以我就想的是提高一点效率，携程了可以并发执行的模型，但是问题又来了，他们怎么插入任务，要知道的是服务端可不是生产者的角色，他只是负责把读取的人插到线程池，这就引发了一个问题，怎么插，所以我想了想，便在县城的私有成员变量中，写了一个任务和套接字的文件描述符。但是这样还有问题，不知道大家注意到了我的线程池中的插入，我没有用引用，这样会造成拷贝构造，但是这样可以大大降低错误发生概率，是的，解决不了(我没有想到解决方法)，这样写的目的是，在一个客户端访问时，我先运行run函数，然后我的生产者会插入任务，但是如果刚好在插入任务的之前，又有一个客户端访问时，此时的线程中的任务变量就会改变。所以我没有用引用，这样的话就可以在一定概率上解决这个问题，但是还是彻底解决不了。
3.
其次就是我写的是短连接，这个可以保证多人同时访问服务端不崩。
如果上面的实现用单生产者，多消费者的话，就可以解决，此方法如果用小伙伴知道解决的方法，希望告知，谢谢。
