Qt使用socket单端口监听多台设备策略
项目背景：客户端设备启动后便会一直向指定ip和端口下发送信息，每次发送的时间间隔1秒，发送的内容包括设备的配置内容。服务端要求编写代码，通过socket与多台客户端设备建立长连接，持续地获取客户端发送的消息，分别解析它们然后在前端显示。此外，服务端设备还需要可以选择设备定向发送命令，从而操控该设备。
项目环境：Linux系统 + Qt前、后端 + sqlite数据库
解决思路：因为需要连接到多台设备，因此需要使用多线程，每个子线程分别处理一台客户端设备发送的内容。每当服务端获取到客户端发来的连接请求时，就新建一个线程，并分配一个socket。创建完线程后，解析到信息并在数据库创建条目，保存客户端配置内容。
*我这里还在数据库建了一个socket 的id字段，因为发现新设备后，前端就会创建一个新的下拉栏，存在于下拉栏中的旧设备不做排序，但socket是按照连接顺序分配的，因此下拉栏的索引很可能与socket id不一致。因此socket id与解析到的主键相对应，服务端收到信息后先解析到主键，分配socket id。下拉栏按照主键的内容解析socket id，从而解决了匹配不一致的问题。
理清解决思路后，首先搞定socket连接的问题。在Qt中，首先要在.pro文件中添加：
QT += network然后在代码中包含库：
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>头文件中需要声明：
QTcpServer* server;
QTcpSocket* socket[MAX_CONNECTION];
int socketId = -1;server只需要一个，但socket需要很多个。这里创建数组用来给连接进来的客户端分配socket id。
然后在构造函数里添加：
server = new QTcpServer();
connect(server,&QTcpServer::newConnection,this,&MainWindow::server_New_Connect);
void MainWindow::server_New_Connect()
{
socketId++;
int sid = socketId;
//每有一个新连接，就新建一个线程
QtConcurrent::run([=]()
{
//获取客户端连接
socket[socketId] = server->nextPendingConnection();
//连接QTcpSocket的信号槽，以读取新数据
QObject::connect(socket[sid], &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){socket_Read_Data(sid);});
QObject::connect(socket[sid], &QTcpSocket::disconnected, this, [=](){socket_Disconnected(sid);});
qDebug() << "A Client connect!";
});
}这里使用concurrent实际上是使用了并发，每当获取到新的连接时，相当于都开启了一个线程动态处理请求。获取到请求后socket id加1，然后将其分配给该连接，用信号槽关联到读取数据和断开连接函数。为了传递socket id参数，在信号槽里使用lambda。
读取数据和断开连接的slot如下：
void MainWindow::socket_Read_Data(int socketId)
{
QByteArray buffer;
//读取缓冲区数据
buffer = socket[socketId]->readAll();
if(!buffer.isEmpty())
{
QByteArray buf = read_str(buffer);
QString str = QString(buf);
//刷新显示
ui->textEdit_Recv->setText(str);
}
}
void MainWindow::socket_Disconnected(int socketId)
{
qDebug() << "Disconnected!";
}这里通过socket id将多个线程里读取到的内容分离，然后发送给前端去做处理。
网络部分的读取到这就搞定了，然后是写。
void MainWindow::on_pushButton_Send_clicked()
{
qDebug() << "Send: " << ui->textEdit_Send->text();
//...
socket[socketId]->write(ui->textEdit_Send->text().toUtf8());
socket[socketId]->flush();
}通过前端拿到当前的socket id，然后使用write以ASCII码形式发送数据，发送完后使用flush立刻清空缓冲区。
*前端返回的socket id与combobox索引的匹配需要重点考虑，因为socket id是按照建立连接的顺序分配的，但combobox的索引就不一定了，我使用数据库来进行匹配，当然可能还有更好的方法。
接下来讲数据库。数据库负责记录每个客户端的信息，每当新连接建立，且解析到的信息属于未识别过的机器时，就在数据库里新增条目。当保持连接时，前端的数据来源是socket解析内容；连接断开时，数据来源就只能是数据库了。
要在Qt中使用数据库，同样要在.pro文件里添加：
QT += sql然后在代码中包含库：
#include <QSqlDatabase>
#include <QSqlError>
#include <QSqlQuery>声明私有成员：
QSqlDatabase database;接下来是正式实现。应用启动时要检查数据库文件，并打开和关联到指定数据库，代码如下：
void MainWindow::initDB()
{
//建立并打开数据库
database = QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE");
database.setDatabaseName("server.db");
if (!database.open()){
qDebug() << "Error: Failed to connect database." << database.lastError();
return;
}
else{
qDebug() << "Succeed to connect database.";
QSqlQuery sql_query;
//创建ClientInfo表
if(!sql_query.exec("CREATE TABLE IF NOT EXISTS ClientInfo(maca CHAR(20) PRIMARY KEY NOT NULL,name CHAR(20),skid INT)"))
{
qDebug() << sql_query.lastError();
}
}
}这里的skid就是socket id，建立连接后要更新一次这个条目，作用是使socket id和主键相对应，前端得到主键内容就可以知道所属的socket id，非常方便。更新的次数要有所控制，毕竟是数据库操作，太频繁了难免会阻塞。
每当解析socket，并识别到新用户时，就向数据库中添加新的条目。
QString MainWindow::dbInfoInsert(QString content)
{
QSqlQuery sql_query;
//查询是否是已存在用户
QString str = QString("SELECT COUNT(*) FROM ClientInfo WHERE maca='%1'").arg(content);
if(!sql_query.exec(str)){
qDebug() << sql_query.lastError();
}
else{
sql_query.next();
int num = sql_query.value(0).toInt();
if(num != 0){ //既有用户
return NULL;
}
else{
//新增用户
QString str = QString("INSERT INTO ClientInfo(maca) VALUES('%1')").arg(content);
if(!sql_query.exec(str)){
qDebug() << sql_query.lastError();
}
else{
qDebug() << "New Client Inserted.";
return content;
}
}
}
}收到信息后同时也要更新一次对应的数据库信息。
//更新条目
QSqlQuery sql_query;
QString str = QString("UPDATE ClientInfo SET %1='%2', %3='%4' WHERE %5='%6'").arg(type_list[1]).arg(read_list[1]).arg(type_list[2]).arg(read_list[2]).arg(type_list[0]).arg(read_list[0])
if(!sql_query.exec(str)){
qDebug() << sql_query.lastError();
}离线状态也要显示信息，那么就需要从数据库查找。
QSqlQuery sql_query;
QString str = QString("SELECT maca,name FROM ClientInfo WHERE maca='%1'").arg(item);
if(!sql_query.exec(str)){
qDebug() << sql_query.lastError();
}
else{
if(sql_query.next()){
QString maca = sql_query.value(0).toString();
QString name = sql_query.value(1).toString();
ui->macLab->setText(maca);
ui->nameLab->setText(name);
}
}到此，数据库需要的内容就完成了。
最后是前端的内容。前端需要利用网络解析到的信息，以及数据库保存的信息，动态地显示出每个客户端当前的连接状态和配置状态。因为需求千变万化，这里就简单讲一下我的实现。
在ui里将页面绘制完成，开始编写信号槽，其中最复杂的是qcombobox。它需要显示所有设备的关键信息，包括在线和不在线的；每当新设备加进来，它需要添加新条目；当选择一个条目时，它要负责socket id的切换。
首先是新用户添加，代码的位置是在socket报文解析之后，如果识别到新设备，就执行下面的代码。通过addItem为combobox添加条目。
QString MainWindow::comboBoxInsert(QString content)
{
QSqlQuery sql_query;
QString str = QString("SELECT name, maca FROM ClientInfo WHERE maca='%1'").arg(content);
if(!sql_query.exec(str)){
qDebug() << sql_query.lastError();
return NULL;
}
else{
if(sql_query.next()){
QString item1 = sql_query.value(0).toString();
QString item2 = sql_query.value(1).toString();
QString item = item2 + " " + item1;
ui->ClientComboBox->addItem(item);
return item;
}
}
}然后为其添加槽函数，实现点击切换槽。
void MainWindow::on_ClientComboBox_currentIndexChanged(const QString &arg1)
{
if(ui->ClientComboBox->currentIndex() != 0){
int num = -1;
QString tmac = ui->ClientComboBox->currentText();
if(!connectionStatus[num]){
//离线状态也显示基础信息
QString full_item = ui->ClientComboBox->currentText();
QString item = full_item;
if(database.open()){
QSqlQuery sql_query;
QString str = QString("SELECT maca,name FROM ClientInfo WHERE maca='%1'").arg(item);
if(!sql_query.exec(str)){
qDebug() << sql_query.lastError();
}
else{
if(sql_query.next()){
QString maca = sql_query.value(0).toString();
QString name = sql_query.value(1).toString();
ui->macLab->setText(maca);
ui->nameLab->setText(name);
}
}
}
}
}
}因为跟数据库连接，因此切换后即使是离线状态也可以显示基本信息。当然如果是在线状态，就直接通过socket解析内容来显示客户端信息。
此外，socket id与combobox索引的对应已在前文讲述，不再赘述。
其他的前端内容无非是字符串解析显示，发送内容编辑等等。在搭好网络和数据库的框架后，数据干净了，这些都是信手拈来了。
到这，整个平台基本就完成了。此外还需要制定一个与客户端交互的报文规则，这是一个双向的规则，用来进行字符串解析，这部分就根据项目要求来就好了。
打完收工。
