【QT 网络编程】HTTP协议(二)

文章目录

  • 🌟1.概述
  • 🌟2.代码结构概览
  • 🌟3.代码解析
    • 🌸Http_Api_Manager - API管理类
    • 🌸Http_Request_Manager- HTTP请求管理类
    • 🌸ThreadPool - 线程池
    • 🌸TestWindow- 测试类
  • 🌟4.运行效果
  • 🌟5.总结

🌟1.概述

本文将基于Qt框架，讲解如何实现一个高效的HTTP客户端，并分析其核心代码实现原理。
Qt 提供了 QNetworkAccessManager 作为HTTP请求的核心组件，同时结合 QNetworkRequest 和 QNetworkReply，可以完成基本的HTTP通信。此外，为了提高并发处理能力，我们还会结合 ThreadPool 对请求的响应进行异步管理。

🌟2.代码结构概览

该HTTP客户端主要由以下几个核心组件组成：

  • Http_Api_Manager：对外提供API调用的管理类，封装业务逻辑。
  • Http_Request_Manager：具体负责发送HTTP请求。
  • ThreadPool：线程池，用于异步处理请求，提高并发能力。
  • TestWindow：测试类，用于模拟多次请求，测试出http请求的性能数据。

🌟3.代码解析

🌸Http_Api_Manager - API管理类

class Http_Api_Manager : public QObject
{Q_OBJECTstruct ApiResponse {// 通用响应数据结构解析,根据自定义响应报文解析int code;QString message;QJsonValue data;static ApiResponse fromJson(const QJsonDocument& doc);};public:static Http_Api_Manager* getInstance();// 测试API方法，可以考虑抽象出基类请求，外部调用公共接口，内部进行API类型区分void updateAllVoteItem(const QString &userGuid, const QString &conferenceGuid, int pageNum, int pageSize, int requestIndex = -1);signals://响应处理完毕信号void allVoteItemUpdated(bool success,int index = 0);void requestError(const QString& errorMessage);private:static Http_Api_Manager* instance;//单例std::unique_ptr<ThreadPool> m_threadPool;//线程池class Private;//声明私有类，将具体实现隐藏std::unique_ptr<Private> d;//指向私有实现的指针private:explicit Http_Api_Manager(QObject *parent = nullptr);~Http_Api_Manager();// 基础JSON解析函数，将业务响应处理函数作为传参回调void processResponse(const QByteArray &response,std::function<void(const QJsonDocument&)> handler);                     // 业务响应处理函数void processVoteListResponse(const QJsonDocument& doc,const int &requestIndex = -1);
};

将API管理类实现为单例，方便全局调用以及对HTTP请求的管理。新增接口只需实现具体的请求函数、请求响应的业务处理函数以及处理完毕的信号函数。 对于响应的业务处理会放入子线程异步执行。

//具体的API请求函数
void Http_Api_Manager::updateAllVoteItem(const QString &userGuid, const QString &conferenceGuid, int pageNum, int pageSize, int requestIndex)
{//查询传参QMap<QString, QString> queryParams = { {"guid", conferenceGuid}, {"pageNum", QString::number(pageNum)}, {"pageSize", QString::number(pageSize)} };//封装一个请求任务Http_Request_Task task(Http_Request_Task::GET, "/api/client/voting/findVotingStatisticList", queryParams);//调用Http_Request_Manager的公共接口，并传入响应处理回调函数Http_Request_Manager::getInstance()->sendRequest(task, [this, requestIndex](const QByteArray& response) {m_threadPool->enqueue([this, response, requestIndex]() {processResponse(response, std::bind(&Http_Api_Manager::processVoteListResponse, this, std::placeholders::_1, requestIndex));});});
}
//具体的响应业务处理函数
void Http_Api_Manager::processVoteListResponse(const QJsonDocument& doc, const int &requestIndex) {ApiResponse response = ApiResponse::fromJson(doc);if (response.code != 0) {emit requestError(response.message);return;}if (response.message.contains("Success")) {QJsonArray voteItems = response.data.toArray();// 在这里可以进行具体的数据转换和处理if(requestIndex!=-1)emit allVoteItemUpdated(true,requestIndex);elseemit allVoteItemUpdated(true);} else {emit requestError("Invalid vote list data format");}
}

🌸Http_Request_Manager- HTTP请求管理类

class Http_Request_Task {//请求任务封装类
public:enum RequestType {//请求类型GET,POST,POST_FILE};Http_Request_Task(RequestType type, const QString& api,const QMap<QString, QString>& params = {}, const QByteArray& data = QByteArray()): m_tType(type), m_sApi(api), m_mRequestParams(params), m_bData(data) {}//构造RequestType type() const { return m_tType; }QString api() const { return m_sApi; }QMap<QString, QString> params() const { return m_mRequestParams; }QByteArray data() const { return m_bData; }private:RequestType m_tType;//请求类型 GET|POST|POST_FILEQString m_sApi;//api接口QMap<QString, QString> m_mRequestParams;//请求传参QByteArray m_bData;//header传参
};typedef std::function<void(const QByteArray&)> ResponseCallback;//声明请求回调类型
class Http_Request_Manager : public QObject//请求管理类
{Q_OBJECT
public:static Http_Request_Manager* getInstance(QObject *parent=nullptr);//单例构造static QNetworkAccessManager* networkAccessManager() {return getInstance()->m_pSharedNAM;}void sendRequest(const Http_Request_Task& task, ResponseCallback callback);//发送请求，传入task以及处理函数指针void setServerAddress(const QString &newServerAddress);//设置服务器地址private:static Http_Request_Manager* instance;//单例QNetworkAccessManager *m_pSharedNAM = nullptr;//唯一网络处理实例QString m_sServerAddress;//服务器地址QMap<QNetworkReply*, ResponseCallback> m_mReplyCallbacks;//网络请求与回调的映射private:Http_Request_Manager(QObject *parent=nullptr);~Http_Request_Manager();QUrl constructURL(const QString& api, const QUrlQuery& query);void setSSLConfig();QNetworkReply* sendGetRequest(const QNetworkRequest& request);QNetworkReply* sendPostRequest(const QNetworkRequest& request, const QByteArray& data);QNetworkReply* sendFileRequest(const QNetworkRequest& request, const QString& filePath);
};

将HTTP请求管理类实现为单例，为了复用QNetworkAccessManager实例。QNetworkAccessManager内部维护连接池以及线程池默认异步调用，如果创建多个实例，tcp连接可能无法复用。

//对外暴露功能请求接口，内部实现请求区分
void Http_Request_Manager::sendRequest(const Http_Request_Task &task, ResponseCallback callback)
{QUrlQuery query;for (auto it = task.params().constBegin(); it != task.params().constEnd(); ++it) {query.addQueryItem(it.key(), it.value());}QUrl url = constructURL(task.api(), query);QNetworkRequest request(url);//启用 HTTP/2 或 Pipelining，提高并发能力。//默认http1，Qt的HTTP连接池限制同一主机的最大并发连接数。request.setAttribute(QNetworkRequest::HTTP2AllowedAttribute, true);request.setAttribute(QNetworkRequest::HttpPipeliningAllowedAttribute, true);QNetworkReply* reply = nullptr;switch (task.type()) {case Http_Request_Task::GET:reply = sendGetRequest(request);break;case Http_Request_Task::POST:reply = sendPostRequest(request, task.data());break;case Http_Request_Task::POST_FILE:reply = sendFileRequest(request, QString(task.data()));break;}if (reply) {m_mReplyCallbacks.insert(reply, callback);connect(reply, &QNetworkReply::finished, this, [this, reply]() {if (reply->error() == QNetworkReply::NoError) {QByteArray responseData = reply->readAll();if (m_mReplyCallbacks.contains(reply)) {m_mReplyCallbacks[reply](responseData);m_mReplyCallbacks.remove(reply);}}reply->deleteLater();});}
}

🌸ThreadPool - 线程池

class ThreadPool {
public:ThreadPool(size_t);template<class F, class... Args>auto enqueue(F&& f, Args&&... args) -> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type>;~ThreadPool();
};

C++11语法的线程池实现在Github是开源的，非常牛杯一的代码。

🌸TestWindow- 测试类

class TestWindow : public QObject
{Q_OBJECTstruct RequestMetrics {qint64 requestStartTime; // 请求开始时间qint64 requestEndTime;   // 请求结束时间qint64 processingTime;  // 请求耗时bool success;           // 是否成功};
public:explicit TestWindow(QObject *parent = nullptr);void testRequest(int loopCount = 1); // 添加循环次数参数signals:void testCompleted(int totalRequests, int successfulRequests, int failedRequests, qint64 totalTime, const QList<RequestMetrics>& metrics);private:QElapsedTimer m_testTimer;int m_requestCount;int m_concurrentRequests;int m_completedRequests;int m_successfulRequests;int m_failedRequests;QList<RequestMetrics> m_requestMetrics; // 存储所有请求的执行情况private:QString formatTime(const qint64 &timestamp);
};

在调用类中，只需要初始化Http_Request_Manager服务器地址，发出具体请求以及连接响应处理信号。

Http_Request_Manager::getInstance()->setServerAddress("192.168.42.101");//设置服务器地址auto* apiManager = Http_Api_Manager::getInstance();
connect(apiManager, &Http_Api_Manager::allVoteItemUpdated, this, [=](bool success, int requestIndex) {qint64 endTime = QDateTime::currentMSecsSinceEpoch();// 根据请求索引获取对应的 RequestMetrics 对象if (requestIndex >= 0 && requestIndex < m_requestMetrics.size()) {RequestMetrics& metrics = m_requestMetrics[requestIndex];metrics.requestEndTime = endTime;metrics.processingTime = endTime - metrics.requestStartTime;metrics.success = success;m_completedRequests++;m_concurrentRequests--;if (success) {m_successfulRequests++;} else {m_failedRequests++;}LogDebug << "Request" << (requestIndex + 1) << "completed. Success:" << success<< "Start Time:" << metrics.requestStartTime<< "End Time:" << metrics.requestEndTime<< "Processing Time:" << metrics.processingTime << "ms";// 如果所有请求完成，发出测试完成信号if (m_completedRequests == m_requestCount) {qint64 totalTime = m_testTimer.elapsed();emit testCompleted(m_requestCount, m_successfulRequests, m_failedRequests, totalTime, m_requestMetrics);}}});
void TestWindow::testRequest(int loopCount)
{auto* apiManager = Http_Api_Manager::getInstance();m_testTimer.start(); // 开始计时m_requestCount = loopCount; // 设置总请求数m_completedRequests = 0; // 重置完成请求数m_successfulRequests = 0; // 重置成功请求数m_failedRequests = 0; // 重置失败请求数m_requestMetrics.clear(); // 清空之前的请求记录for (int i = 0; i < loopCount; ++i) {m_concurrentRequests++;RequestMetrics metrics;metrics.requestStartTime = QDateTime::currentMSecsSinceEpoch(); // 记录请求开始时间m_requestMetrics.append(metrics); // 存储当前请求的开始时间// 发送请求
//        apiManager->updateAllVoteItem("e7cb3697-74ac-4b48-a472-dab5637e7968", "76050537-f63e-41db-a060-949d9d9def52", 1, 100,i);apiManager->updateAllVoteItem("e7cb3697-74ac-4b48-a472-dab5637e7968", "e92647e1-e81a-4c14-9678-10275a81f9c7", 1, 100,i);}
}

🌟4.运行效果

  • 由于启用HTTP/2，对同一服务器的理论并发请求数可达几十到上百。
  • 实际并发数会受到服务器端配置、网络带宽等因素限制。
  • 保守估计稳定并发在20-30个请求是可行的。
  • 实际测试，100个并发请求，每个响应耗时是逐步递增,总体耗时400ms左右。
  • 线程池的最大线程数量应该根据cpu的内核数量来设置，大概将线程数设置为cpu(p核+e核)*2左右最合适。

🌟5.总结

本文介绍了基于Qt实现的HTTP客户端，包括API管理、HTTP请求处理、线程池以及测试组件。该实现具有高效的异步处理能力，适用于高并发场景。

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