封装利用libwebsockets写出的客户端、服务端程序为客户端服务端类

2023-05-16

封装利用libwebsockets写出的客户端、服务端程序为客户端服务端类

文章目录

封装利用libwebsockets写出的客户端、服务端程序为客户端服务端类
- 1.封装
- 2.封装后写wss客户端、服务端
- 3.测试结果
- 4.客户端、服务端类程序

1.封装

我们后续将使用c++来开发程序，因此有必要将用c写成的wss客户端、服务端程序作进一步封装，使其成为wss客户端类和服务端类，这样更便于调用。封装后的程序结构：

ubuntu@ubuntu-virtual-machine:~/work/test_libwebsockets/lws_class$ tree 
.
├── client
│   ├── client
│   ├── compile.sh
│   ├── lws_client.cpp
│   ├── lws_client.h
│   └── test.cpp
└── server
    ├── compile.sh
    ├── lws_server.cpp
    ├── lws_server.h
    ├── server
    └── test.cpp

2 directories, 10 files

2.封装后写wss客户端、服务端

封装后写wss客户端和服务端将非常方便，只需要几行即可创建一个客户端或者服务端：

服务端创建测试程序：

#include "lws_server.h"
#include <signal.h>

static int interrupted;

void sigint_handler(int sig)
{
	interrupted = 1;
}

int main(int argc,char **argv)
{
    //接收SIGINT(ctrl+c)信号
    signal(SIGINT, sigint_handler);
    int n = 0;

    //创建服务器对象(可以指定端口，这里指定了8000)
    lws_server server(8000);

    //初始化服务器
    server.init();
    lwsl_notice("port:%d\n",server.get_port());

    //设置ssl（不使用ssl则传空，使用则传入证书文件路径）
    server.set_ssl(NULL,NULL,NULL,0);

    //创建服务器
    server.create();

    //服务器运行（运行时可设置间隔等待时间，这里为1000，单位为ms）
    while(n >= 0 && !interrupted)
        n = server.run(1000);

    //销毁资源
    server.destroy();

    return 0;
}

客户端创建测试程序：

#include "lws_client.h"
#include <signal.h>

static int interrupted;

void sigint_handler(int sig)
{
	interrupted = 1;
}

int main(int argc,char **argv)
{
    signal(SIGINT, sigint_handler);
    int n = 0;

    //创建客户端对象（传入服务器地址和端口）
    lws_client client("127.0.0.1",8000);

    //初始化客户端
    client.init();

    //设置ssl
    client.set_ssl(NULL,NULL,NULL,0);

    //创建客户端
    client.create();

    //连接服务器（需要ssl连接时传入1，否则传0）
    client.connect(0);

    //客户端运行
    while(n >= 0 && !interrupted)
        n = client.run(1000);

    //销毁资源
    client.destroy();

    return 0;
}

3.测试结果

运行服务端：

ubuntu@ubuntu-virtual-machine:~/work/test_libwebsockets/lws_class/server$ ./server 
[2018/09/12 18:34:56:3472] NOTICE: port:8000
[2018/09/12 18:34:56:3493] NOTICE: Creating Vhost 'default' port 8000, 1 protocols, IPv6 off

运行客户端：

ubuntu@ubuntu-virtual-machine:~/work/test_libwebsockets/lws_class/client$ ./client 
[2018/09/12 18:35:43:4919] NOTICE: Creating Vhost 'default' (serving disabled), 1 protocols, IPv6 off
[2018/09/12 18:35:43:4947] NOTICE: Connected to server ok!
[2018/09/12 18:35:43:4964] NOTICE: Tx: 你好 1
[2018/09/12 18:35:43:4987] NOTICE: Tx: 你好 2
[2018/09/12 18:35:43:4994] NOTICE: Rx: 你好 1
[2018/09/12 18:35:43:4999] NOTICE: Rx: 你好 2
[2018/09/12 18:35:43:5000] NOTICE: Tx: 你好 3
[2018/09/12 18:35:43:5007] NOTICE: Rx: 你好 3

服务端：

ubuntu@ubuntu-virtual-machine:~/work/test_libwebsockets/lws_class/server$ ./server 
[2018/09/12 18:34:56:3472] NOTICE: port:8000
[2018/09/12 18:34:56:3493] NOTICE: Creating Vhost 'default' port 8000, 1 protocols, IPv6 off
[2018/09/12 18:35:43:4939] NOTICE: Client connect!
[2018/09/12 18:35:43:4979] NOTICE: recvied message:你好 1
[2018/09/12 18:35:43:4989] NOTICE: recvied message:你好 2
[2018/09/12 18:35:43:5001] NOTICE: recvied message:你好 3

测试通信成功。目前服务器为回显服务器，其底层采用的poll机制。

4.客户端、服务端类程序

服务端程序类：

#include "lws_server.h"

#define MAX_PAYLOAD_SIZE  (10 * 1024)

static struct lws_context_creation_info ctx_info = { 0 };
static struct lws_context *context = NULL;

/**
 * 会话上下文对象，结构根据需要自定义
 */
struct session_data {
    int msg_count;
    unsigned char buf[LWS_PRE + MAX_PAYLOAD_SIZE];
    int len;
    bool bin;
    bool fin;
};

/*
构造函数
*/
lws_server::lws_server(int listen_port)
{
    port = listen_port;
}

/*
析构函数
*/
lws_server::~lws_server()
{
    lwsl_notice("析构完成\n");
}

/*
拷贝构造
*/
lws_server::lws_server(const lws_server &obj)
{
    
}

int lws_server::get_port()
{
    return port;
}

/*
服务器底层实现的回调函数
*/
static int protocol_my_callback(struct lws *wsi, 
                        enum lws_callback_reasons reason, 
                        void *user, 
                        void *in, 
                        size_t len )
{
    struct session_data *data = (struct session_data *) user;

    switch ( reason ) {
        case LWS_CALLBACK_ESTABLISHED:       // 当服务器和客户端完成握手后
            lwsl_notice("Client connect!\n");
            break;

        case LWS_CALLBACK_RECEIVE:           // 当接收到客户端发来的帧以后
            // 判断是否最后一帧
            data->fin = lws_is_final_fragment( wsi );
            // 判断是否二进制消息
            data->bin = lws_frame_is_binary( wsi );
            // 对服务器的接收端进行流量控制，如果来不及处理，可以控制之
            // 下面的调用禁止在此连接上接收数据
            lws_rx_flow_control( wsi, 0 );
 
            // 业务处理部分，为了实现Echo服务器，把客户端数据保存起来
            memcpy( &data->buf[ LWS_PRE ], in, len );
            data->len = len;
            lwsl_notice("recvied message:%s\n",&data->buf[ LWS_PRE ]);
 
            // 需要给客户端应答时，触发一次写回调
            lws_callback_on_writable( wsi );
            data = NULL;
            break;

        case LWS_CALLBACK_SERVER_WRITEABLE:   // 当此连接可写时
            lws_write( wsi, &data->buf[ LWS_PRE ], data->len, LWS_WRITE_TEXT );
            // 下面的调用允许在此连接上接收数据
            lws_rx_flow_control( wsi, 1 );
            break;
    }

    // 回调函数最终要返回0，否则无法创建服务器
    return 0;
}

/**
 * 支持的WebSocket子协议数组
 * 子协议即JavaScript客户端WebSocket(url, protocols)第2参数数组的元素
 * 你需要为每种协议提供回调函数
 */
struct lws_protocols protocols[] = {
    {
        //协议名称，协议回调，接收缓冲区大小
        "ws", protocol_my_callback, sizeof( struct session_data ), MAX_PAYLOAD_SIZE,
    },
    {
        NULL, NULL,   0 // 最后一个元素固定为此格式
    }
};

void lws_server::init()
{
    ctx_info.port = 8000;
    ctx_info.iface = NULL; // 在所有网络接口上监听
    ctx_info.protocols = protocols;
    ctx_info.gid = -1;
    ctx_info.uid = -1;
    ctx_info.options = LWS_SERVER_OPTION_VALIDATE_UTF8;
}

int lws_server::set_ssl(const char* ca_filepath, 
                            const char* server_cert_filepath,
                            const char*server_private_key_filepath,
                            bool is_support_ssl)
{
    if(!is_support_ssl)
    {
        ctx_info.ssl_ca_filepath = NULL;
        ctx_info.ssl_cert_filepath = NULL;
        ctx_info.ssl_private_key_filepath = NULL;
    }
    else
    {
        ctx_info.ssl_ca_filepath = ca_filepath;
        ctx_info.ssl_cert_filepath = server_cert_filepath;
        ctx_info.ssl_private_key_filepath = server_private_key_filepath;
        ctx_info.options |= LWS_SERVER_OPTION_DO_SSL_GLOBAL_INIT;
    //ctx_info.options |= LWS_SERVER_OPTION_REQUIRE_VALID_OPENSSL_CLIENT_CERT;
    }

    return is_support_ssl;
}


int lws_server::create()
{
    context = lws_create_context(&ctx_info);
    if (!context) {
		lwsl_err("lws_server create failed\n");
		return -1;
	}
    return 1;
}


int lws_server::run(int wait_time)
{
    return lws_service(context, wait_time);
}

void lws_server::destroy()
{
    lws_context_destroy(context);
}

/******************************************************************************

                  版权所有 (C), 2017-2019, ZY

 ******************************************************************************
  文 件 名   : lws_server.h
  版 本 号   : 初稿
  作    者   : ZY
  生成日期   : 2018年9月12日 星期三
  最近修改   :
  功能描述   : lws_server.cpp 的头文件
  函数列表   :
  修改历史   :
  1.日    期   : 2018年9月12日 星期三
    作    者   : ZY
    修改内容   : 创建文件

******************************************************************************/

/*----------------------------------------------*
 * 包含头文件                                   *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 外部变量说明                                 *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 外部函数原型说明                             *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 内部函数原型说明                             *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 全局变量                                     *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 模块级变量                                   *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 常量定义                                     *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 宏定义                                       *
 *----------------------------------------------*/

#ifndef __LWS_SERVER_H__
#define __LWS_SERVER_H__


#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
extern "C"{
#endif
#endif /* __cplusplus */

#include <libwebsockets.h>

class lws_server
{
    private:
        int port;

    public:
        lws_server(int listen_port);
        
        ~lws_server();

        lws_server(const lws_server &obj);

        int get_port();

        void init();

        int set_ssl(const char* ca_filepath, 
                            const char* server_cert_filepath,
                            const char*server_private_key_filepath,
                            bool is_support_ssl);

        int create();

        int run(int wait_time);

        void destroy();
};

#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
}
#endif
#endif /* __cplusplus */


#endif /* __LWS_SERVER_H__ */

客户端程序类：

#include "lws_client.h"

#define MAX_PAYLOAD_SIZE  10 * 1024

static struct lws_context_creation_info ctx_info = { 0 };
static struct lws_context *context = NULL;
static struct lws_client_connect_info conn_info = { 0 };
static struct lws *wsi = NULL;

/**
 * 会话上下文对象，结构根据需要自定义
 */
struct session_data {
    int msg_count;
    unsigned char buf[LWS_PRE + MAX_PAYLOAD_SIZE];
    int len;
};

/**
 * 某个协议下的连接发生事件时，执行的回调函数
 *
 * wsi：指向WebSocket实例的指针
 * reason：导致回调的事件
 * user 库为每个WebSocket会话分配的内存空间
 * in 某些事件使用此参数，作为传入数据的指针
 * len 某些事件使用此参数，说明传入数据的长度
 */
int lws_client_callback( struct lws *wsi, 
                enum lws_callback_reasons reason, 
                void *user, 
                void *in, 
                size_t len )
{
    struct session_data *data = (struct session_data *) user;

    switch ( reason ) {

        case LWS_CALLBACK_CLIENT_ESTABLISHED:   // 连接到服务器后的回调
            lwsl_notice( "Connected to server ok!\n" );
            break;
 
        case LWS_CALLBACK_CLIENT_RECEIVE:       // 接收到服务器数据后的回调，数据为in，其长度为len
            lwsl_notice( "Rx: %s\n", (char *) in );
            break;

        case LWS_CALLBACK_CLIENT_WRITEABLE:     // 当此客户端可以发送数据时的回调
            if ( data->msg_count < 3 ) {
                // 前面LWS_PRE个字节必须留给LWS
                memset( data->buf, 0, sizeof( data->buf ));
                char *msg = (char *) &data->buf[ LWS_PRE ];
                data->len = sprintf( msg, "你好 %d", ++data->msg_count );
                lwsl_notice( "Tx: %s\n", msg );
                // 通过WebSocket发送文本消息
                lws_write( wsi, &data->buf[ LWS_PRE ], data->len, LWS_WRITE_TEXT );
            }
            break;

        default:
            break;
//            lwsl_notice("not support\n");
    }

    return 0;
}

/**
 * 支持的WebSocket子协议数组
 * 子协议即JavaScript客户端WebSocket(url, protocols)第2参数数组的元素
 * 你需要为每种协议提供回调函数
 */
struct lws_protocols protocols[] = {
    {
        //协议名称，协议回调，接收缓冲区大小
        "ws", lws_client_callback, sizeof( struct session_data ), MAX_PAYLOAD_SIZE,
    },
    {
        NULL, NULL,   0 // 最后一个元素固定为此格式
    }
};

/*
构造函数
*/
lws_client::lws_client(char *_address,int _port)
{
    server_address = _address;
    port = _port;
}

/*
析构函数
*/
lws_client::~lws_client()
{
    lwsl_notice("析构完成\n");
}

/*
拷贝构造
*/
lws_client::lws_client(const lws_client &obj)
{
    
}

/*
初始化
*/
void lws_client::init()
{
    ctx_info.port = CONTEXT_PORT_NO_LISTEN;
    ctx_info.iface = NULL;
    ctx_info.protocols = protocols;
    ctx_info.gid = -1;
    ctx_info.uid = -1;
}

/*
设置ssl
*/
int lws_client::set_ssl(const char* ca_filepath, 
                            const char* server_cert_filepath,
                            const char*server_private_key_filepath,
                            bool is_support_ssl)
{
    if(!is_support_ssl)
    {
        ctx_info.ssl_ca_filepath = NULL;
        ctx_info.ssl_cert_filepath = NULL;
        ctx_info.ssl_private_key_filepath = NULL;
    }
    else
    {
        ctx_info.ssl_ca_filepath = ca_filepath;
        ctx_info.ssl_cert_filepath = server_cert_filepath;
        ctx_info.ssl_private_key_filepath = server_private_key_filepath;
        ctx_info.options |= LWS_SERVER_OPTION_DO_SSL_GLOBAL_INIT;
    //ctx_info.options |= LWS_SERVER_OPTION_REQUIRE_VALID_OPENSSL_CLIENT_CERT;
    }

    return is_support_ssl;
}

/*
创建客户端
*/
int lws_client::create()
{
    // 创建一个WebSocket处理器
    context = lws_create_context( &ctx_info );
    if(!context)
        return -1;
    return 0;
}

/*
连接客户端
*/
int lws_client::connect(int is_ssl_support)
{
    char addr_port[256] = { 0 };
    sprintf(addr_port, "%s:%u", server_address, port & 65535 );
 
    // 客户端连接参数
    conn_info = { 0 };
    conn_info.context = context;
    conn_info.address = server_address;
    conn_info.port = port;

    if(!is_ssl_support)
        conn_info.ssl_connection = 0;
    else
        conn_info.ssl_connection = 1;
    conn_info.path = "./";
    conn_info.host = addr_port;
    conn_info.origin = addr_port;
    conn_info.protocol = protocols[ 0 ].name;
 
    // 下面的调用触发LWS_CALLBACK_PROTOCOL_INIT事件
    // 创建一个客户端连接
    wsi = lws_client_connect_via_info( &conn_info );
    if(!wsi)
        return -1;
    return 1;
}

/*
运行客户端
*/
int lws_client::run(int wait_time)
{
    lws_service( context, wait_time );
    /**
     * 下面的调用的意义是：当连接可以接受新数据时，触发一次WRITEABLE事件回调
     * 当连接正在后台发送数据时，它不能接受新的数据写入请求，所有WRITEABLE事件回调不会执行
     */
    lws_callback_on_writable( wsi );
}

/*
销毁
*/
void lws_client::destroy()
{
    lws_context_destroy(context);
}

/******************************************************************************

                  版权所有 (C), 2017-2019, ZY

 ******************************************************************************
  文 件 名   : lws_client.h
  版 本 号   : 初稿
  作    者   : ZY
  生成日期   : 2018年9月12日 星期三
  最近修改   :
  功能描述   : lws_client.cpp 的头文件
  函数列表   :
  修改历史   :
  1.日    期   : 2018年9月12日 星期三
    作    者   : ZY
    修改内容   : 创建文件

******************************************************************************/

/*----------------------------------------------*
 * 包含头文件                                   *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 外部变量说明                                 *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 外部函数原型说明                             *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 内部函数原型说明                             *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 全局变量                                     *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 模块级变量                                   *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 常量定义                                     *
 *----------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------*
 * 宏定义                                       *
 *----------------------------------------------*/

#ifndef __LWS_CLIENT_H__
#define __LWS_CLIENT_H__


#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
extern "C"{
#endif
#endif /* __cplusplus */

#include "libwebsockets.h"

class lws_client
{
    private:

        char *server_address;

        int port;

    public:

        lws_client(char *lws_server_address,int port);

        ~lws_client();

        lws_client(const lws_client &obj);

        void init();

        int set_ssl(const char* ca_filepath, 
                            const char* server_cert_filepath,
                            const char*server_private_key_filepath,
                            bool is_support_ssl);

        int create();

        int connect(int is_ssl_support);

        int run(int wait_time);

        void destroy();
};


#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
}
#endif
#endif /* __cplusplus */


#endif /* __LWS_CLIENT_H__ */

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