Linux socket編程中的多線程與同步技術如何應用

在Linux Socket編程中，多線程和同步技術可以幫助我們更有效地處理并發連接和數據傳輸

1. 使用多線程：

多線程是一種并行計算方法，允許程序同時執行多個任務。在Linux Socket編程中，我們可以為每個客戶端連接創建一個新的線程，以便并行處理客戶端請求。這樣可以提高服務器的響應速度和吞吐量。

實現多線程的方法有很多，例如使用POSIX線程庫（pthread）或者C++11的std::thread。以下是一個使用pthread的簡單示例：

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <pthread.h>
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>

void* handle_client(void* arg) {
    int client_fd = *((int*)arg);
    char buffer[1024];

    // 接收客戶端數據
    recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0);

    // 處理數據
    // ...

    // 發送響應給客戶端
    send(client_fd, "Response", strlen("Response"), 0);

    // 關閉客戶端連接
    close(client_fd);

    return NULL;
}

int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_addr_size;

    // 創建socket
    server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    // 配置服務器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port = htons(8080);

    // 綁定socket
    bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

    // 監聽連接
    listen(server_fd, 10);

    while (1) {
        // 接受客戶端連接
        client_addr_size = sizeof(client_addr);
        client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_size);

        // 創建新線程處理客戶端請求
        pthread_t thread;
        pthread_create(&thread, NULL, handle_client, &client_fd);

        // 分離線程，讓線程自行結束
        pthread_detach(thread);
    }

    // 關閉服務器socket
    close(server_fd);

    return 0;
}

2. 使用同步技術：

同步技術可以確保多個線程在訪問共享資源時不會發生沖突。在Linux Socket編程中，我們可以使用互斥鎖（mutex）來保護共享資源，例如全局變量、文件等。

以下是一個使用pthread互斥鎖的簡單示例：

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <pthread.h>
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int shared_counter = 0;

void* handle_client(void* arg) {
    int client_fd = *((int*)arg);
    char buffer[1024];

    // 接收客戶端數據
    recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0);

    // 處理數據
    // ...

    // 使用互斥鎖保護共享資源
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    shared_counter++;
    printf("Shared counter: %d\n", shared_counter);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    // 發送響應給客戶端
    send(client_fd, "Response", strlen("Response"), 0);

    // 關閉客戶端連接
    close(client_fd);

    return NULL;
}

// 其他代碼與上面的示例相同

通過使用多線程和同步技術，我們可以在Linux Socket編程中實現高效的并發處理，提高服務器的性能和穩定性。