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C++线程同步UDP通信技术

2023-06-27 15:21:27 深夜i -- --

C++ 线程同步 UDP通信技术

在开发网络应用时，数据传输是非常重要的一部分，而UDP通信机制则成为了传输数据的一种重要方式。UDP通信具有无连接、不可靠和低延迟等特性，适用于实时性较强、数据量不大而且容忍部分数据丢失的应用场景。但是在多线程环境下，不同的线程往往同时处理UDP数据包，会带来线程安全的问题。因此，在C++中使用线程同步技术，来保证UDP通信的安全性就显得尤为重要。

C++中提供了std::mutex、std::unique_lock等工具来实现线程同步。可以通过定义一个全局变量mutex（互斥锁）来保证多个线程同时操作的安全性，同时使用unique_lock来保证线程安全的实现性能。

一个简单的UDP传输示例代码如下：


#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <chrono>
#include <Ws2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")
std::mutex mutex_udp;
void udpServer()
{
  struct sockaddr_in server, client;
  int client_len = sizeof(client);
  char buffer[1024];
  WSADATA wsaData;
  WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
  SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
  memset(&server, 0, sizeof(server));
  server.sin_family = AF_INET;
  server.sin_port = htons(8888);
  server.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
  bind(sock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server));
  while (1)
  {
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&client, &client_len);
    std::unique_lock<std::mutex> locker(mutex_udp);
    std::cout << "Received:" << buffer << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
    std::cout << "Responsed:OK" << std::endl;
    sendto(sock, "OK", strlen("OK"), 0, (struct sockaddr*)&client, client_len);
  }
}
void udpClient()
{
  struct sockaddr_in server;
  int server_len = sizeof(server);
  char buffer[1024];
  WSADATA wsaData;
  WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
  SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
  memset(&server, 0, sizeof(server));
  server.sin_family = AF_INET;
  server.sin_port = htons(8888);
  InetPton(AF_INET, "127.0.0.1", &server.sin_addr);
  while (1)
  {
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    std::cin >> buffer;
    std::unique_lock<std::mutex> locker(mutex_udp);
    int ret = sendto(sock, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server, server_len);
    ret = recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server, &server_len);
    buffer[ret] = '\0';
    std::cout << "Responsed:" << buffer << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
  }
}
int main()
{
  std::thread server(udpServer);
  std::thread client(udpClient);
  server.join();
  client.join();
  return 0;
}

在上述代码中，UDP Server 接收到数据后会进行加锁处理，然后进行处理并回应数据。UDP Client 客户端发送数据后也会进行加锁操作，避免在多线程环境下产生数据竞争。这样可以保证线程间通信的安全性，同时不会影响通信的实时性和性能。因此，在使用C++进行UDP通信时，线程同步是必不可少的环节之一。

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