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鸿蒙网络编程系列49-仓颉版TCP客户端

article 2024/11/20 4:53:26

1. TCP客户端简介

TCP协议作为传输层的核心协议，确保了数据传输的可靠性与顺序性，构成了许多广泛应用的高层协议的基础。相较于UDP，TCP在正式开始数据传输前需完成三次握手以建立连接，这一过程虽然使得TCP在效率上略逊一筹，但其采用的发送-确认机制确保了数据传输的高度可靠性。此外，通过引入滑动窗口机制，TCP不仅能够有效提升数据传输效率，还能够在一定程度上优化网络资源的利用。因此，尽管TCP在建立连接方面存在一定的开销，但它凭借强大的可靠性和高效的传输特性，在众多应用场景中占据着不可或缺的地位。本系列的第3篇文章《鸿蒙网络编程系列3-TCP客户端通讯示例》中基于ArkTS语言在API 9的环境下演示了TCP客户端的基本用法，本文将使用仓颉语言在API 12的环境中实现类似的功能。

2. TCP套接字函数简介

在适配ArkTS的鸿蒙API中，提供了TCPSocket类作为TCP客户端套接字的封装，但是，在适配仓颉的鸿蒙API中，暂时没有提供类似的封装类，不过，仓颉基础类库中内置了TcpSocket类，可以提供类似的更加强大的功能。该类和本文相关的主要函数如下所示：

//使用地址和端口创建一个未连接的套接字
public init(address: String, port: UInt16)

//连接远端套接字，timeout为超时时间
public func connect(timeout!: ?Duration = None): Unit

//读取报文并存储到buffer指定的缓冲区，返回读取的数据长度
public override func read(buffer: Array<Byte>): Int64

3. TCP客户端演示

本示例运行后的页面如图所示：

配置TCP服务端的IP地址和端口号，如果没有合适的TCP服务端，也可以使用nc命令在服务器监听9999端口，命令如下：

nc -l -p 9999

输入绑定的本地端口后，单击“连接”按钮即可连接服务端，如图所示：

连接成功后，输入要发送的信息，比如“Hi,Server!”,然后单击“发送”按钮，服务端也输入要发送的信息，比如“Hi,Client!”,TCP客户端成功收发信息后的界面如图所示：

TCP服务端成功收发信息后的界面如图所示：

可以看到，TCP消息成功发送并接收了。

4. TCP客户端示例编写

下面详细介绍创建该示例的步骤（确保DevEco Studio已安装仓颉插件）。

步骤1：创建[Cangjie]Empty Ability项目。

步骤2：在module.json5配置文件加上对权限的声明：

"requestPermissions": [
      {
        "name": "ohos.permission.INTERNET"
      }
    ]

这里添加了访问互联网的权限。

步骤3：在build-profile.json5配置文件加上仓颉编译架构：

"cangjieOptions": {
      "path": "./src/main/cangjie/cjpm.toml",
      "abiFilters": ["arm64-v8a", "x86_64"]
    }

步骤4：在index.cj文件里添加如下的代码：

package ohos_app_cangjie_entry

import ohos.base.*
import ohos.component.*
import ohos.state_manage.*
import ohos.state_macro_manage.*
import std.collection.HashMap
import std.convert.*
import std.net.*
import std.socket.*

@Entry
@Component
class EntryView {
    @State
    var title: String = '仓颉版TCP客户端示例';
    //连接、通讯历史记录
    @State
    var msgHistory: String = ''

    //是否运行
    @State
    var running = false

    //客户端端口
    @State
    var clientPort: UInt16 = 9998

    //服务端端口号
    @State
    var serverPort: UInt16 = 9999

    //服务端地址
    @State
    var serverAddress = "127.0.0.1"

    //要发送的信息
    @State
    var sendMsg = ""

    //TCP客户端
    var tcpClient: ?TcpSocket = None

    let scroller: Scroller = Scroller()

    func build() {
        Row {
            Column {
                Text(title).fontSize(14).fontWeight(FontWeight.Bold).width(100.percent).textAlign(TextAlign.Center).
                    padding(10)

                Flex(FlexParams(justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center)) {
                    Text("服务端地址：").fontSize(14)

                    TextInput(text: serverAddress).onChange({
                        value => serverAddress = value
                    }).width(100).fontSize(11).flexGrow(1)
                    Text("：").fontSize(14)

                    TextInput(text: serverPort.toString()).onChange({
                        value => serverPort = UInt16.parse(value)
                    }).setType(InputType.Number).width(80).fontSize(11)
                }.width(100.percent).padding(10)

                Flex(FlexParams(justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center)) {
                    Text("绑定的本地端口：").fontSize(14)

                    TextInput(text: clientPort.toString()).onChange({
                        value => clientPort = UInt16.parse(value)
                    }).setType(InputType.Number).width(100).fontSize(11).flexGrow(1)

                    Button("连接").onClick {
                        evt => connect2Server()
                    }.enabled(!this.running).width(70).fontSize(14)
                }.width(100.percent).padding(10)

                Flex(FlexParams(justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center)) {
                    TextInput(placeholder: "输入要发送的信息", text: sendMsg).onChange({
                        value => sendMsg = value
                    }).width(100).fontSize(11).flexGrow(1)

                    Button("发送").onClick {
                        evt =>
                        //为方便演示，在发送的信息后面添加回车换行
                        let realSendMsg = sendMsg + "\r\n"
                        msgHistory += "C:${realSendMsg}"
                        tcpClient?.write(realSendMsg.toArray())
                    }.enabled(this.running && sendMsg != "").width(70).fontSize(14)
                }.width(100.percent).padding(10)

                Scroll(scroller) {
                    Text(msgHistory).textAlign(TextAlign.Start).padding(10).width(100.percent).backgroundColor(0xeeeeee)
                }.align(Alignment.Top).backgroundColor(0xeeeeee).height(300).flexGrow(1).scrollable(
                    ScrollDirection.Vertical).scrollBar(BarState.On).scrollBarWidth(20)
            }.width(100.percent).height(100.percent)
        }.height(100.percent)
    }

    func connect2Server() {
        tcpClient = TcpSocket(serverAddress, serverPort)
        tcpClient?.connect()
        msgHistory += "连接成功！\r\n"
        running = true
        //启动一个线程读取服务器的消息
        spawn {
            try {
                //存放从socket读取数据的缓冲区
                let buffer = Array<UInt8>(1024, item: 0)

                while (true) {
                    //从socket读取数据
                    var readCount = tcpClient?.read(buffer)

                    //把接收到的数据转换为字符串
                    let content = String.fromUtf8(buffer[0..readCount.getOrThrow()])
                    this.msgHistory += "S:" + content + "\r\n"
                }
            } catch (exp: Exception) {
                msgHistory += "从Socket读取数据错误:${exp}\r\n"
            }
        }
    }
}

步骤5：编译运行，可以使用模拟器或者真机。

步骤6：按照本文第2部分“TCP客户端演示”操作即可。

4. 代码分析

本示例在接收服务端发送过来的消息时，也是通过一个线程实现的，该线程会循环阻塞式读取服务端发送的数据，如果服务端没有数据过来，就一直处于阻塞状态，代码如下：

while (true) {
                    //从socket读取数据
                    var readCount = tcpClient?.read(buffer)

                    //把接收到的数据转换为字符串
                    let content = String.fromUtf8(buffer[0..readCount.getOrThrow()])
                    this.msgHistory += "S:" + content + "\r\n"
                }