局域網通信工具開發中的核心技術解析

2014-12-25 05:03:36張永來

科技視界 2014年26期

張永來

（四川師范大學信息技術學院，四川成都610068）

0 概述

局域網通信工具是一個局域網內部常用的通信工具，最典型的就是一般公司常用的飛秋。局域網通信工具一般要求具有的主要功能有一對一聊天、群聊、一對一傳文件。如何設計整個系統的功能與結構，怎么實現這些通信等等是在開發過程中涉及到的主要問題，以達到功能需求并提高整體性能。

1 統框架設計

局域網通信工具主要功能包括三個：單聊、群聊和傳文件。通信模式分為兩種：C/S模式和B/S模式，本文采用C/S模式，即客戶端/服務器模式，在一個局域網中設一臺服務器和若干臺客戶端機器。而客戶端與服務器中間的通信有兩種方式：一、所有客戶端之間的通信信息都經過服務器進行轉發。此結構的優點是可以在服務器中控制整個通信過程和記錄通信信息，缺點是：服務器負擔較重，對服務器性能要求較后者高。二、服務器只起到管理客戶端的作用，三種功能的實現是在客戶端之間傳送通信信息，不通過服務器進行轉發。此結構的優點是:服務器負擔較前者輕，對服務器性能要求不高，缺點是：通信信息不經過服務器進行轉發，服務器不能控制整個通信過程，也不能記錄通信信息。

綜合考慮以上兩個結構的優缺點，結合局域網通信的特點，聊天記錄通常需要查閱，為了更好地保存聊天記錄、監控聊天內容，單聊和群聊信息需要通過服務器進行中轉；而文件傳輸實時性要求較高，為了提高文件傳輸速度，傳文件功能不通過服務器進行中轉，而是直接在客戶端之間完成，服務器為并發服務器[1]，結構圖如圖1。

圖1 本文采用的通信結構

2 關鍵技術研究

2.1 關鍵技術概述

整個系統的開發過程涉及到的核心技術有MFC界面技術[2]、多線程及其同步技術、網絡通信技術及數據庫連接技術。限于篇幅，本文重點結合實踐介紹核心技術中的關鍵技術：網絡通信與多線程及其同步技術。

2.2 多線程及其同步技術[3]

2.2.1 多線程概念、思想及用法

多線程（multithreading），是指從軟件或者硬件上實現多個線程并發執行的技術。具有多線程能力的計算機因有硬件支持而能夠在同一時間執行多于一個線程，即同一時間內完成多個任務，進而提升整體處理性能。線程創建函數CreateThread的用法如下，本文用法見代碼部分。

核心接口函數：CreateThread的函數功能是創建線程，其函數原型為：

HANDLEWINAPICreateThread(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,

SIZE_T dwStackSize,

LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,

LPVOID lpParameter,

DWORD dwCreationFlags,

LPDWORD lpThreadId)；

函數說明：

第一個參數lpThreadAttributes表示線程內核對象的安全屬性，一般傳入NULL表示使用默認設置。

第二個參數dwStackSize表示線程棧空間大小。傳入0表示使用默認大小（1MB）。

第三個參數lpStartAddress表示新線程所執行的線程函數地址，多個線程可以使用同一個函數地址。

第四個參數lpParameter是傳給線程函數的參數。

第五個參數dwCreationFlags指定額外的標志來控制線程的創建，為0表示線程創建之后立即就可以進行調度，如果為CREATE_SUSPENDED則表示線程創建后暫停運行，這樣它就無法調度，直到調用ResumeThread()。

第六個參數lpThreadId將返回線程的ID號，傳入NULL表示不需要返回該線程ID號。

函數返回值：

成功返回新線程的句柄，失敗返回NULL。

2.2.2 線程同步技術

同一個進程中的多線程技術通常要結合同步技術實現，因為一些敏感數據不允許被多個線程同時訪問，此時就使用同步訪問技術，保證數據在任何時刻，最多有一個線程訪問，以保證數據的完整性。同步就是協同步調，按預定的先后次序進行運行。線程同步方式主要有四種：臨界區、互斥量、事件、信號量[4]四種方式。本文中主要結合事件對象方式闡述線程與線程同步的應用。

事件對象使用的核心接口函數：CreateEvent的函數功能是創建事件對象，其函數原型為：

HANDLE CreateEvent（

LPSECURITY_ATTRIBUTESlpEventAttributes,

BOOL bManualReset,

BOOL InitialState,

LPTSTR lpName）；

第一個參數lpEventAttributes一般忽略不管。

第二個參數bManualReset參數表示事件對象是自動類型的還是手動類型的，true表示手動類型，必須使用ResetEvent使其處于無信號狀態；false表示自動類型，不需要使用ResetEvent而被獲取后自動處于無信號狀態。

第三個參數InitialState參數表示該事件對象創建后是否處于有信號狀態，即是否可被線程獲取而使線程具有運行權。

第四個參數lpName參數表示事件對象的名稱，可以為任意合法字符串。

2.3 網絡通信技術

網絡通信模型中的傳輸層主要有兩種協議：TCP協議和UDP協議。TCP協議優點是面向連接的可靠傳輸，缺點是通信期間始終保持連接，系統性能下降，適用于通信量集中且通信量較大的情況。UDP協議為無連接的不可靠傳輸，優點是不影響系統性能，適用于通信不定時且通信量不大的情況。而網絡通信中常用的核心接口socket就是基于這兩種協議[5-6]。兩種通信方式的過程如圖2和圖3。