手把手多執行緒與 TCP 連線教學
從入門到放棄
球魚
製作 TCP 連線的 Server
use std::net::TcpListener;
fn main() {
let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:9487").unwrap();
for stream in listener.incoming() {
let stream = stream.unwrap();
println!("Connection established!");
}
}
- 上面是一個簡易的 TCP 連線
- bind 會回傳 Result<T, E>
- incoming() 會回傳裏面為 TcpStream 型態的 list
- 寫完後，可以 cargo run，然後打開瀏覽器，輸入 localhost:9487，再看 terminal，就會發現上面有 Connection established ! 的字樣，可喜可賀
Method Request-URI HTTP-Version CRLF headers CRLF message-body
一個 HTTP 的請求
長什麼樣子？
長這樣↓
POST / HTTP/1.1 User-Agent: XXX
{ form: { name: "owo" } }
舉例來說↓
HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF headers CRLF message-body
一個 HTTP 的回應
長什麼樣子？
長這樣↓
HTTP/1.1 200 OK
cache-control: no-cache
<h1>Hello rust</h1>
舉例來說↓
所以接下來要把文字照上面的格式
傳過來傳過去
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
let mut buffer = [0; 512];
stream.read(&mut buffer).unwrap();
let get = b"GET / HTTP/1.1\r\n";
let (status_line, filename) = if buffer.starts_with(get) {
("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n", "hello.html")
} else {
("HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n\r\n", "404.html")
};
let contents = fs::read_to_string(filename).unwrap();
let response = format!("{}{}", status_line, contents);
stream.write(response.as_bytes()).unwrap();
stream.flush().unwrap();
}- 這是一個處理連線的 function
- flush 這個 function 會等待並且避免 stream 還沒寫完文字前，就將程式碼結束掉
use std::io::prelude::*;
use std::net::TcpStream;
use std::net::TcpListener;
fn main() {
let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:9487").unwrap();
for stream in listener.incoming() {
let stream = stream.unwrap();
handle_connection(stream);
}
}- 把 handle_connection 放在連線的 for loop 裡
- 等愣，你的 server 就完成了(・ω・)ノ
- 雖然裏面埋藏各種 Panic 的可能性
自製 ThreadPool
關於 thread 的其他觀念可以參考之前的人做的簡報↓
其實我懷疑這章節的重點應該是 multiple thread，server 只是附帶的
關於這個 thread，你可以這樣做
fn main() {
let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:9487").unwrap();
for stream in listener.incoming() {
let stream = stream.unwrap();
thread::spawn(|| {
handle_connection(stream);
});
}
}- 直接用函式庫裡的 spawn，能灑幾個就灑幾個
- 優點：灑脫、簡單、方便、快速
- 缺點：容易把 server 的資源耗盡
你也可以自幹一個 ThreadPool 進行管理
首先，我們先來預想
一個 ThreadPool 裏面要有什麼？
可以怎麼用？
fn main() {
let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").unwrap();
let pool = ThreadPool::new(4);
for stream in listener.incoming() {
let stream = stream.unwrap();
pool.execute(|| {
handle_connection(stream);
});
}
}
- 我們的重點是 new 與 execute
- execute 與 spawn 一樣，裏面都包含一個 closure
pub struct ThreadPool;
impl ThreadPool {
pub fn new(size: usize) -> ThreadPool {
ThreadPool
}
pub fn execute<F>(&self, f: F)
where
F: FnOnce() + Send + 'static
{
}
}先把基本的東西寫上去(・ω・)ノ
關於 execute function 的 F 的設計，是參考 thread.spawn 的設計
pub fn spawn<F, T>(f: F) -> JoinHandle<T>
where
F: FnOnce() -> T + Send + 'static,
T: Send + 'static- 這是 spawn 的設計
- 因為這個專案設計的關西，我們不需要 T
- 所以 F 主要是 FnOnce、Send 與 'static
pub struct ThreadPool {
workers: Vec<Worker>,
sender: mpsc::Sender<Message>,
}再來設計 struct
- Worker 與 Message 是自己定義的，後面會提到
- 一個 ThreadPool 裡有好幾個 Worker (
在裏面游泳)，與一個傳遞訊息的管道 (sender)
struct Worker {
id: usize,
thread: Option<thread::JoinHandle<()>>,
}
impl Worker {
fn new(id: usize, receiver: Arc<Mutex<mpsc::Receiver<Message>>>) ->
Worker {
let thread = thread::spawn(move ||{
loop {
let message = receiver.lock().unwrap().recv().unwrap();
match message {
Message::NewJob(job) => {
println!("Worker {} got a job; executing.", id);
job.call_box();
},
Message::Terminate => {
println!("Worker {} was told to terminate.", id);
break;
},
}
}
});
Worker {
id,
thread: Some(thread),
}
}
}Worker
- 可變不共享、共享不可變
- Arc 提供「共享性」
- Mutex 提供「可變性」
enum Message {
NewJob(Job),
Terminate,
}
trait FnBox {
fn call_box(self: Box<Self>);
}
impl<F: FnOnce()> FnBox for F {
fn call_box(self: Box<F>) {
(*self)()
}
}
type Job = Box<dyn FnBox + Send + 'static>;Message
- Box<dyn FnBox> 是一個 trait object
impl ThreadPool {
pub fn new(size: usize) -> ThreadPool {
assert!(size > 0);
let (sender, receiver) = mpsc::channel();
let receiver = Arc::new(Mutex::new(receiver));
let mut workers = Vec::with_capacity(size);
for id in 0..size {
workers.push(Worker::new(id, Arc::clone(&receiver)));
}
ThreadPool {
workers,
sender,
}
}
pub fn execute<F>(&self, f: F)
where
F: FnOnce() + Send + 'static
{
let job = Box::new(f);
self.sender.send(Message::NewJob(job)).unwrap();
}
}然後設計 impl
- 上面的 assert 是偷懶的寫法，實際上應該要回傳 Result 之類的型態
impl Drop for ThreadPool {
fn drop(&mut self) {
println!("Sending terminate message to all workers.");
for _ in &mut self.workers {
self.sender.send(Message::Terminate).unwrap();
}
println!("Shutting down all workers.");
for worker in &mut self.workers {
println!("Shutting down worker {}", worker.id);
if let Some(thread) = worker.thread.take() {
thread.join().unwrap();
}
}
}
}實做 Drop
等愣，恭喜你寫出了 ThreadPool
// 雖然有很多地方可能造成 Panic
