使用UDP协议实现—翻译服务器

前言

    上一篇文章中，我们使用UDP协议编码完成了一个简单的服务器，实现数据通信，服务器设计出来后目的不仅仅只是实现数据通信，而是根据客户端发过来的请求，实现一定的需求，今天我们要介绍的是当客户端给服务端发送英文单词，然后服务端获取客户端的请求，将翻译结果返回给客户端，通过这样的方式，实现了一款英文翻译服务器。下面我们就一起具体来看看是如何编码完成。

1.设计思路：

如图所示

第一步：启动服务器，然后服务器加载词库

第二步：客户端向服务器，发送请求

第三步：服务器处理请求查找单词，将查找结果返回给客户端

第四步：客户端获取查询结果

2.词库设计

说明：在这里只是简单模拟实现一个词库，主要是实现业务逻辑

dict.txt:

aunt:姨母
brother:兄弟
cousin:堂兄弟
couple:夫妇
dad:爸爸
daughter:女儿
family:家
father:爸爸
grandchild:孙子
granddaughger:孙女
grandfather:祖父
grandma:外婆
grandpa:外公
granny    老奶奶

3.设计客户端

udpClient.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <strings.h>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <functional>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
namespace Client
{
    using namespace std;
    class udpClient
    {
    public:
        udpClient(const string &serverIp, const uint16_t serverPort)
            : _serverIp(serverIp), _serverPort(serverPort), _sockfd(-1) {}
        void initClient()
        {
            _sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
            if (_sockfd == -1)
            {
                cerr << "socket error:" << errno << strerror(errno) << endl;
                exit(2);
            }
        }
        void run()
        {
            struct sockaddr_in server;
            memset(&server, 0, sizeof(server));
            server.sin_family = AF_INET;
            server.sin_addr.s_addr = inet_addr(_serverIp.c_str());
            server.sin_port = htons(_serverPort);
            while (1)
            {
                string message;
                cout << "请输入你想要翻译的单词：";
                getline(cin,message);
                //发送请求
                sendto(_sockfd, message.c_str(), message.size(), 0, (const struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
                char buffer[1024];
                struct sockaddr_in temp;
                socklen_t len = sizeof(temp);
                //接受查询翻译结果
                size_t n = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&temp, &len);
                if (n >= 0)
                    buffer[n] = 0;
                cout << "翻译的结果为: " << buffer << endl;
            }
        }

    private:
        string _serverIp;
        int _sockfd;
        uint16_t _serverPort;
    };
}

udpClient.cc:启动客户端

#include"udpClient.hpp"
#include<memory>
using namespace Client;
static void Usage(string proc)
{
    cout << "\nUsage:\n\t" << proc << " server_ip server_port\n\n";
}
int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(1);
    }
    string serverip = argv[1];
    uint16_t serverport = atoi(argv[2]);
    unique_ptr<udpClient> uct(new udpClient(serverip,serverport));
    uct->initClient();
    uct->run();
    return 0;
}

4.设计服务端

udpServer.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <strings.h>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <functional>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

namespace Server
{
    using namespace std;
    const static string defaultIP = "0.0.0.0";
    enum {USAGE_ERR = 1, SOCKET_ERR, BIND_ERR,OPEN_ERR};
    typedef function<void(int,string,uint16_t,string)> func_t;
    class udpServer
    {
    public:
        udpServer(const func_t& cb,uint16_t port, const string &ip = defaultIP) 
        :_callback(cb),_port(port),_ip(ip),_sockfd(-1)
        {}
        void initServer()
        {
            _sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
            if(_sockfd == -1)
            {
                cerr<<"socket error:" << errno << strerror(errno) << endl;
                exit(SOCKET_ERR);
            }
            struct sockaddr_in local;
            bzero(&local,sizeof(local));
            local.sin_family = AF_INET;
            local.sin_port = htons(_port);
            local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
            int n = bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));
            if(n == -1)
            {
                cerr<<"bind error:" << errno << strerror(errno) << endl;
                exit(BIND_ERR);
            }
        }
        void startServer()
        {
            char buffer[1024];
            for(;;)
            {
                struct sockaddr_in peer;
                socklen_t len = sizeof(peer);
                ssize_t s = recvfrom(_sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);
                if(s)
                {
                    buffer[s] = { 0 };
                    string clientIp = inet_ntoa(peer.sin_addr);
                    uint16_t clientPort = ntohs(peer.sin_port);
                    string message = buffer;
                    cout << clientIp << "[" << clientPort << "]" << message << endl;
                    //服务器只负责接受数据，处理方法采用回调的方式交给上层处理
                    _callback(_sockfd,clientIp,clientPort,message);
                }
            }
        }
        ~udpServer()
        {}
    private:
        uint16_t _port;
        string _ip;
        int _sockfd;
        func_t _callback;
    };
}

udpServer.cc:启动服务端

#include "udpServer.hpp"
#include <memory>
#include <unordered_map>
#include <fstream>
using namespace Server;
static void Usage(string proc)
{
    cout << "\nUsage:\n\t" << proc << " local_port\n\n";
}
const string DictTxt = "./dict.txt";
unordered_map<string,string> dict;
static bool cutString(string& str,string& s1,string& s2,const string& sep)
{
    auto pos = str.find(sep);
    if(pos == string::npos)
        return false;
    s1 = str.substr(0,pos);
    s2 = str.substr(pos + sep.size());
    return true;
}
static void initDict()
{
    ifstream in(DictTxt,ios::binary);
    if(!in.is_open())
    {
        cerr << "open fail:" << DictTxt << "error" << endl;
        exit(OPEN_ERR);
    }
    string line;
    string key,value;
    while(getline(in,line))
    {
        if(cutString(line,key,value,":"))
        {
            dict.insert(make_pair(key,value));
        }
    }
    in.close();
    cout << "load dict success" << endl;
}
//翻译：
void TranslationWord(int sockfd,string clientIp,uint16_t clientPort,string message)
{
    string response_message;
    auto iter = dict.find(message);
    if(iter == dict.end()) 
        response_message = "unknown";
    else 
        response_message = iter->second;

    struct sockaddr_in client;
    bzero(&client, sizeof(client));
    client.sin_family = AF_INET;
    client.sin_port = htons(clientPort);
    client.sin_addr.s_addr = inet_addr(clientIp.c_str());

    sendto(sockfd, response_message.c_str(), response_message.size(), 0, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(USAGE_ERR);
    }
    //加载词库
    initDict();
    uint16_t port = atoi(argv[1]);
    unique_ptr<udpServer> usvr(new udpServer(TranslationWord,port));
    usvr->initServer();
    usvr->startServer();
    return 0;
}

5.编译客户端和服务端

makefile:

.PHONY:all
all:udpServer udpClient
udpServer:udpServer.cc
    g++ -o $@ $^ -std=c++11
udpClient:udpClient.cc
    g++ -o $@ $^ -std=c++11

.PHONY:clean
clean:
    rm -f udpServer udpClient

6.测试结果

如图所示：服务端能够准确处理客户端的请求，将翻译查询结果返回给客户端

7.总结

     以上就是使用UDP协议实现的一款翻译服务器，细心的小伙伴也已经发现了，在上面的代码中服务器的任务只是接受请求，然后将请求的数据回调处理，让上层处理业务逻辑，这样的实现方式实现了服务器与业务逻辑代码之间的解耦，如果以后想实现一款别的需求的服务器，只需要更改上层的业务逻辑就可以了。