【Qt网络编程】实现TCP协议通信

🌟TCP协议概述

• 定义：传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793 定义。
• 特点：
  （1）基于流的方式；
  （2）面向连接；
  （3）可靠通信方式；
  （4）在网络状况不佳的时候尽量降低系统由于重传带来的带宽开销；
  （5）通信连接维护是面向通信的两个端点的，而不考虑中间网段和节点。
• 报文格式：
  
• 连接方式：
  TCP建立连接前，需要进行三次握手，如下图所示：
  
• 对于握手时存在的报文丢失问题，TCP提供超时重传机制，通过计算报文往返时延以及报文的应答状态，来选择是否重新发送报文。
  TCP断开连接前，需要进行四次挥手，如下图所示：

🌟Qt中TCP协议处理

• Qt中提供了QTcpSocket类和QTcpServer类分别用于创建TCP套接字和TCP服务器套接字。

💥QTcpSocket

• QTcpSocket类继承与QAbstractSocket，主要提供了socket套接字的创建、绑定端口、连接服务器等。
  

💥QTcpServer

• QTcpServer类继承于QSctpServer，主要提供了对于TCP连接信号的响应和监听等。
  

🌟Qt实现TCP通信

💥客户端

• 客户端是发送端，主要实现与服务器端建立连接、发送数据和接收数据。步骤如下：
  建立TCP套接字 --> 连接服务器 --> 发送数据/接收数据
  下面是客户端的源码：

#ifndef TCPCLIENT_H
#define TCPCLIENT_H

#include <QObject>
#include <QTcpSocket>
#include <QHostAddress>
#include <QDebug>
#include <QTimer>

class TCPClient : QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    TCPClient();

    void InitSocket();//初始化Socket套接字

    void InitTimer();//初始化定时器，定时发送

    void ConnectToServer();//连接服务器

    void SendData();//发送数据

private:
    QTcpSocket *mTcpSocket;//Tcp连接套接字
    QHostAddress mServerAddress;//服务器IP
    QTimer *mTimer;//定时器对象

};

#endif // TCPCLIENT_H

#include "tcpclient.h"

TCPClient::TCPClient()
{
    InitSocket();
    ConnectToServer();
    InitTimer();

}

void TCPClient::InitSocket()
{
    mTcpSocket = new QTcpSocket;//初始化Tcp连接套接字
    mServerAddress.setAddress("10.0.0.177");//设置服务器地址
}

void TCPClient::InitTimer()
{
    mTimer = new QTimer;//初始化定时器对象
    connect(mTimer,&QTimer::timeout,this,[=]
    {
        SendData();
    });
    mTimer->start(1000);//每隔一秒发送一次数据
}

void TCPClient::ConnectToServer()
{
    quint16 _port = 7777;//设置服务器端口
    connect(mTcpSocket,&QTcpSocket::connected,this,[=]{
        qDebug()<< "Connect To Server Successful!"<<endl;
    });
    mTcpSocket->connectToHost(mServerAddress,_port,QIODevice::WriteOnly);//连接服务器

}

void TCPClient::SendData()
{
    QByteArray _data = "hello";
    if(-1 != mTcpSocket->write(_data.data(),_data.length()))
    {
        qDebug()<< "TCP ==> Send data : "<< _data<<endl;
    }
    mTcpSocket->flush();
}

💥服务器端

• 服务器端是接收端，主要实现监听连接信号，建立连接、接收数据和发送数据。步骤如下：
  建立监听套接字 --> 连接到客户端 --> 获得连接套接字 --> 接收数据/发送数据
  下面是服务器端源码：

#ifndef TCPSEVER_H
#define TCPSEVER_H

#include <QObject>
#include <QHostAddress>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>
#include <QDebug>

class TCPSever : QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    TCPSever();
    void InitServer();//初始化服务器
private:
    QTcpServer *mTcpServer;//服务器对象
    QTcpSocket *mTcpSocket;//客户端套接字
    QHostAddress mHostAddress;//本地IP地址

};

#endif // TCPSEVER_H

#include "tcpsever.h"

TCPSever::TCPSever()
{
    InitServer();
}

void TCPSever::InitServer()
{
    mTcpServer = new QTcpServer(this);//初始化监听套接字
    mTcpSocket = new QTcpSocket;//初始化连接套接字
    mHostAddress.setAddress("10.0.0.177");//设置监听网卡IP
    quint16 _port = 7777;//设置监听端口
    mTcpServer->listen(mHostAddress,_port);//监听指定网卡和端口
    qDebug()<<"Listen Interface ["<<mHostAddress.toString()<<"] And Port ["<<_port<<"] Successful!"<<endl;
    connect(mTcpServer,&QTcpServer::newConnection,this,[=]{
        mTcpSocket = mTcpServer->nextPendingConnection();//获取连接套接字
        qDebug()<<"Connect To Client Successful!"<<endl;

        connect(mTcpSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[=]{//读取消息
            QByteArray _data = mTcpSocket->readAll();
            qDebug()<<"TCP Receive Data : "<<QString::fromLatin1(_data)<<endl;
        });
    });

}

🌟补充

1. 以上只是一个简单的TCP测试demo，只能实现正常通信情况下的数据收发功能。
2. 在正常的项目开发中，需要处理特殊场景下，TCP通信的应对方案。
3. 有兴趣的读者，可以尝试在测试代码的基础上添加一些额外的模块，例如：连接存活检测以及自动重连机制、异步I/O和事件驱动模型、线程池和连接池处理等
4. 后续我会逐步更写网络编程进阶的文章：）