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鸿蒙网络编程系列50-仓颉版TCP回声服务器示例

article 2024/11/22 5:48:12

1. TCP服务端简介

TCP服务端是基于TCP协议构建的一种网络服务模式，它为HTTP（超文本传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等高层协议的应用程序提供了可靠的底层支持。在TCP服务端中，服务器启动后会监听一个或多个端口，等待客户端发起连接请求。当接收到客户端的连接请求时，服务端会响应并建立一个全双工的连接，并确保双方都准备好进行数据交换。一旦连接建立成功，服务端就能够开始接收来自客户端的数据，并根据需要向客户端发送响应信息。对于运行在TCP服务端之上的应用层协议来说，这种可靠的服务是非常重要的。例如，Web服务器通过HTTP协议处理网页请求时，就需要依赖TCP来确保请求和响应数据的正确性；邮件服务器使用SMTP协议发送和接收邮件时，同样依靠TCP保证邮件内容的完整传输。掌握TCP服务端的编程技巧，可以极大地提升开发者的网络应用构建能力。本系列的第25篇文章《鸿蒙网络编程系列25-TCP回声服务器的实现》中基于ArkTS语言实现了TCP回声服务器，演示了基本的TCP服务端编程方法，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回声服务器演示

本示例运行后的页面如图所示：

输入绑定的本地端口，默认是9999，单击“启动”按钮即可启动TCP监听服务，如图所示：

再启动上一篇文章《鸿蒙网络编程系列49-仓颉版TCP客户端》中介绍的TCP客户端，使用该客户端连接本TCP服务器，然后发送“Hi,TCP Server”给服务端，如图所示：

可以看到，收到了服务端的回复，此时再查看回声服务器的日志，如图所示：

可以看到，回声服务器也收到了客户端发送的消息。

3. TCP回声服务器示例编写

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 ohos.net.http.*
import ohos.ability.getStageContext
import ohos.ability.*
import std.convert.*
import std.net.*
import std.socket.*

@Entry
@Component
class EntryView {
    @State
    var title: String = '仓颉版TCP回声服务器示例';
    //连接、通讯历史记录
    @State
    var msgHistory: String = ''
    //本地端口
    @State
    var localPort: UInt16 = 9999

    //绑定状态
    @State
    var bindState = false

    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("绑定的本地端口：").fontSize(14)

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

                    Button("启动").onClick {
                        evt => startServer()
                    }.enabled(!bindState).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)
    }

    //启动回声服务器
    func startServer() {
        //TCP服务端
        let tcpServer = TcpServerSocket(bindAt: localPort)
        tcpServer.bind()
        msgHistory += "绑定到端口${localPort}\r\n"
        bindState = true

        //启动一个线程监听客户端的连接并读取客户端发送过来的消息
        spawn {
            msgHistory += "开始监听客户端连接\r\n"
            while (true) {
                let echoClient = tcpServer.accept()
                msgHistory += "接受客户端连接, 客户端地址:${echoClient.remoteAddress}\r\n"
                //启动一个线程处理新的socket
                spawn {
                    try {
                        dealWithEchoClient(echoClient)
                    } catch (exp: Exception) {
                        msgHistory += "从套接字读取数据出错：${exp}\r\n"
                    }
                }
            }
        }
    }

    //从客户端套接字读取数据并回写
    func dealWithEchoClient(echoClient: TcpSocket) {
        //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 = echoClient.read(buffer)
            if (readCount > 0) {
                //把接收到的数据转换为字符串
                let content = String.fromUtf8(buffer[0..readCount])

                //输出接收到的信息到日志
                msgHistory += "${echoClient.remoteAddress}:${content}\r\n"
                //回写到客户端
                echoClient.write(content.toArray())
            }
        }
    }
}

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回声服务器演示”操作即可。

4. 代码分析

本示例的关键部分有两处，第一处是开启监听，就是监听绑定的端口，等待客户端的连接，这个监听是阻塞的，如果没有客户端连接就会一直等待，代码如下：

let echoClient = tcpServer.accept()

如果有客户端连接，就会返回代表客户端连接的套接字，本示例中就是echoClient变量。

另一处是关于客户端连接的数据读取和发送，因为服务端可能会同时接收多个客户端的连接，为提高处理效率，这里新起了一个线程来专门负责客户端连接的数据读写，代码如下：

spawn {
                    try {
                        dealWithEchoClient(echoClient)
                    } catch (exp: Exception) {
                        msgHistory += "从套接字读取数据出错：${exp}\r\n"
                    }
                }

具体的处理在函数dealWithEchoClient中实现。

本示例为简化代码的编写，假设客户端发送的数据可以一次性全部接收，也就是假设不存在数据粘包问题，当然实际中可能会存在，后面文章会针对仓颉语言讲解实现方式，关于ArkTS的实现方式见第本系列的第35篇《鸿蒙网络编程系列35-通过数据包结束标志解决TCP粘包问题》或第36篇《鸿蒙网络编程系列36-固定包头可变包体解决TCP粘包问题》

（本文作者原创，除非明确授权禁止转载）

本文源码地址：
https://gitee.com/zl3624/harmonyos_network_samples/tree/master/code/tcp/TCPEchoServer4Cj

本系列源码地址：
https://gitee.com/zl3624/harmonyos_network_samples

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