Qt使用TCP实现的简单服务端和客户端(带心跳检测)

悠悠 2022-05-27 07:21 775阅读 0赞

### **【正文开始】** ###

之前在做一个简单的聊天工具 ( 仿 QQ )，地址为[https://github.com/mengps/MChat][https_github.com_mengps_MChat]

界面基本是完成了，但是肯定是要用 TCP 传输的，自己大概的做了一个简单的实现，然后也加入了心跳检测的机制，还是先上一下效果图：

![20180413184350836][]

使用 Qt 的网络功能，需要在.pro中加入 QT += network

服务端我使用 QTcpServer 来建立， ps：(因为窗口是qml做的，所以会有很多 invokeMethod  ￣へ￣，不用在意)

主要就是重新实现其 *void incomingConnection( qintptr socketDescriptor) *函数：

void ChatTcpServer::incomingConnection(qintptr socketDescriptor)
    {
        QThread *thread = new QThread;        //不可以有parent
        ChatSocket *socket = new ChatSocket(socketDescriptor);
    
        connect(thread, &QThread::finished, thread, &QThread::deleteLater);    //线程结束后自动删除自己
        connect(socket, &ChatSocket::consoleMessage, this, [this](const QString &message)    //这里使用lambda表达式,很方便
        {
            QMetaObject::invokeMethod(m_window, "addMessage", Q_ARG(QVariant, QVariant(message)));
        });
        connect(socket, &ChatSocket::clientDisconnected, this, [this](const QString &ip)
        {
            QMetaObject::invokeMethod(m_window, "removeClient", Q_ARG(QVariant, QVariant(ip)));
        });
        QMetaObject::invokeMethod(m_window, "addNewClient", Q_ARG(QVariant, QVariant(socket->peerAddress().toString())));
    
        socket->moveToThread(thread);            //注意,使用moveToThread方法将socket转移到新线程中
        thread->start();
    }

每一个连接的 client 都用一个线程进行处理，下面是 ChatSocket 的实现，心跳检测也在其中完成：

chatsocket.cpp：

#include <QTimer>
    #include <QDataStream>
    #include <QHostAddress>
    #include <QCryptographicHash>
    #include "chatsocket.h"
    #include "mymessagedef.h"            //这个里面主要就是自己的一些消息定义
    
    ChatSocket::ChatSocket(qintptr socketDescriptor, QObject *parent)
        : QTcpSocket(parent)
    {
        if (!setSocketDescriptor(socketDescriptor))
        {
            emit consoleMessage(errorString());
            deleteLater();
        }
    
        m_heartbeat = new QTimer(this);
        m_heartbeat->setInterval(30000);                    //30秒进行一次心跳检测
        m_lastTime = QDateTime::currentDateTime();
    
        connect(this, &ChatSocket::readyRead, this, &ChatSocket::heartbeat);        //任何到来的数据都会重置心跳
        connect(this, &ChatSocket::readyRead, this, &ChatSocket::readClientData);
        connect(this, &ChatSocket::disconnected, this, &ChatSocket::onDisconnected);
        connect(m_heartbeat, &QTimer::timeout, this, &ChatSocket::checkHeartbeat);
    
        m_heartbeat->start();                 //开始心跳
    }
    
    ChatSocket::~ChatSocket()
    {
    }
    
    void ChatSocket::heartbeat()
    {
        if (!m_heartbeat->isActive())
            m_heartbeat->start();    
        m_lastTime = QDateTime::currentDateTime();
    }
    
    void ChatSocket::checkHeartbeat()
    {
        if (m_lastTime.secsTo(QDateTime::currentDateTime()) >= 30)   //超过30s即为掉线,停止心跳
        {
            qDebug() << "heartbeat 超时, 即将断开连接";
            m_heartbeat->stop();
            disconnectFromHost();
        }
    }
    
    void ChatSocket::onDisconnected()
    {
        //连接中断,删除自己
        emit clientDisconnected(peerAddress().toString());
        emit consoleMessage(peerAddress().toString() + " 断开连接..");
        deleteLater();
    }
                    
    /*  消息发送方式如下,先发一个消息头,然后接下来的都是数据  
    *  | 消息标志flag || 消息类型type || 消息大小size || MD5验证 |   ...  | 数据data |
    *                        {消息头}                                      {数据} 
    */
    
    void ChatSocket::readClientData()
    {
        static int got_size = 0;                //已经获取到的数据大小,不包括消息头 
        static MSG_TYPE type = MT_UNKNOW;        //像MSG_TYPE这种类型,是我自己定义消息格式,忽略它....主要讲思路 
        static MSG_MD5_TYPE md5; 
        if (m_data.size() == 0)             //必定为消息头,消息头在发送端用QDataStream发送的,因此读的时候也一样
        { 
            QDataStream in(this); 
            in.setVersion(QDataStream::Qt_5_9); 
            MSG_FLAG_TYPE flag; in >> flag; 
            if (flag != MSG_FLAG)                //我在消息头加入了一个标志...忽略 
                return; in >> type; 
            if (type == MT_HEARTBEAT) //如果是心跳检测，直接返回 
                return; 
            MSG_SIZE_TYPE size; in >> size >> md5;                //读取接下来的数据大小以及md5验证 
            m_data.resize(size);
        } 
        else //合并数据 
        { 
            QByteArray data = read(bytesAvailable());        //非消息头的数据我直接用的write,因此读的时候用read 
            m_data.replace(got_size, data.size(), data);     //用replace不会改变m_data的大小 
            got_size += data.size(); 
        } 
        
        if (got_size == m_data.size()) //接收完毕 
        { 
            QByteArray md5_t = QCryptographicHash::hash(m_data, QCryptographicHash::Md5); 
            if (md5 == md5_t) //正确的消息 
            { 
                QString str = QString::fromLocal8Bit(m_data.data()); 
                emit consoleMessage(QString("md5 一致，消息为：\"" + str + "\"，大小：" + QString::number(m_data.size()))); 
                switch (type) 
                { 
                case MT_SHAKE:                    //因为主要都是测试,所以都没有写,应该放自己的具体的操作 
                    
                    break; 
                case MT_TEXT: 
                    
                    break; 
                default: 
                    break; 
                }
            }
            got_size = 0; //重新开始 
            type = MT_UNKNOW; 
            md5.clear(); 
            m_data.clear(); 
        }
    }

chatsocket.h：

#ifndef CHATSOCKET_H  
    #define CHATSOCKET_H  
      
    #include <QTcpSocket>  
    #include <QDateTime>  
      
    class QTimer;  
    class ChatSocket : public QTcpSocket  
    {  
        Q_OBJECT  
      
    public:  
        ChatSocket(qintptr socketDescriptor, QObject *parent = nullptr);  
        ~ChatSocket();  
      
    public slots:  
        void readClientData();  
      
    private slots:  
        void heartbeat();  
        void checkHeartbeat();  
        void onDisconnected();  
      
    signals:  
        void clientDisconnected(const QString &ip);  
        void consoleMessage(const QString &message);  
      
    private:  
        QTimer *m_heartbeat;  
        QDateTime m_lastTime;  
        QByteArray m_data;  
    };  
      
    #endif // CHATSOCKET_H

客户端就比较简单了，我是直接在官方的例子 fortuneclient 上改的 ( 咳咳我太懒了....)，名字是 Fortune Client Example ( 可以直接在 QtCreator 中搜索到 )。

构造函数中主要增加了：

connect(getFortuneButton, &QAbstractButton::clicked, this, &Client::sendMessageHeader);
    connect(tcpSocket, &QTcpSocket::bytesWritten, this, &Client::sendMessage);    //byteWritten信号在每次数据发送后emit

两个槽函数 sendMessageHeader()，sendMessage() 如下：

void Client::sendMessageHeader()
    {
        MSG_FLAG_TYPE flag = MSG_FLAG;
        MSG_TYPE type = MT_TEXT;
        MSG_SIZE_TYPE size = messageEdit->text().toLocal8Bit().size();        //收发都使用 toLocal8Bit,中文不会乱码
        MSG_MD5_TYPE md5 = QCryptographicHash::hash(messageEdit->text().toLocal8Bit(), QCryptographicHash::Md5);
    
        QByteArray block;
        QDataStream out(&block, QIODevice::WriteOnly);
        out.setVersion(QDataStream::Qt_5_9);
    
        out << flag << type << size << md5;
        fileBytes = size + 29;                // sizeof(flag) + sizeof(type) +  sizeof(size) + md5.size()16字节 + 4 = 29
        tcpSocket->write(block);              //用QDataStream写QByteArray 会在前面加 4 字节的大小信息,所以最后加了 4 字节
    }
    
    void Client::sendMessage(qint64 sentSize)  //发送实际的data,因为只是测试,大的数据应该在分开发送,在最后一行tcpSocket->write(block,包大小);
    {
        static int sentBytes = 0;
        sentBytes += sentSize;
    
        if (sentBytes >= fileBytes)
        {
            fileBytes = 0;
            sentBytes = 0;
            return;
        }
    
        QByteArray block = messageEdit->text().toLocal8Bit();
        Sleep(10);
        tcpSocket->write(block);    //直接使用write
    }

哦，忘了还有 listen()，我放在 main 中了：

#include <QGuiApplication>
    #include <QQmlApplicationEngine>
    #include "chattcpserver.h"
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        QGuiApplication app(argc, argv);
    
        QQmlApplicationEngine engine;
        ChatTcpServer server(&engine);
        if (!server.listen(QHostAddress::AnyIPv4, 56789))
        {
            QGuiApplication::exit(1);
        }
        else server.loadWindow();
    
        return app.exec();
    }

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### ** 【结语】** ###

好了，差不多写完了，还是有点长的....，不过我的注释还是很多的，思路应该还是比较清楚的吧....

代码下载：https://download.csdn.net/download/u011283226/10347489

[https_github.com_mengps_MChat]: https://github.com/mengps/MChat
[20180413184350836]: /images/20220527/f4790506dcb145978313ead42e5a5852.png