廣播聊天應用程式

在本練習中,我們要運用所學的新知識,實作廣播即時通訊應用程式。我們有一個即時通訊伺服器,供用戶端連線和發布訊息。用戶端會從標準輸入內容讀取使用者訊息,然後將訊息傳送至伺服器。即時通訊伺服器會將收到的每則訊息播送至所有用戶端。

為此,我們會使用伺服器上的廣播通道tokio_websockets,在用戶端和伺服器之間通訊。

請建立新的 Cargo 專案,並新增下列依附元件:

Cargo.toml:

[package] name = "chat-async" version = "0.1.0" edition = "2021" [dependencies] futures-util = { version = "0.3.30", features = ["sink"] } http = "1.0.0" tokio = { version = "1.36.0", features = ["full"] } tokio-websockets = { version = "0.7.0", features = ["client", "fastrand", "server", "sha1_smol"] }

所需 API

您會需要 tokiotokio_websockets 中的以下函式。請花幾分鐘熟悉此 API。

兩個二進位檔

在 Cargo 專案中,通常只能有一個二進位檔,以及一個 src/main.rs 檔案。這項專案需要兩個二進位檔,一個用於用戶端,另一個用於伺服器。您可以設為兩個不同的 Cargo 專案,但我們會放入包含兩個二進位檔的單一 Cargo 專案。為順利運作,用戶端和伺服器程式碼應位於 src/bin 下方 (請參閱說明文件)。

請將以下伺服器和用戶端程式碼分別複製到 src/bin/server.rssrc/bin/client.rs 中。請按照下方說明完成這些檔案。

src/bin/server.rs:

use futures_util::sink::SinkExt; use futures_util::stream::StreamExt; use std::error::Error; use std::net::SocketAddr; use tokio::net::{TcpListener, TcpStream}; use tokio::sync::broadcast::{channel, Sender}; use tokio_websockets::{Message, ServerBuilder, WebSocketStream}; async fn handle_connection( addr: SocketAddr, mut ws_stream: WebSocketStream<TcpStream>, bcast_tx: Sender<String>, ) -> Result<(), Box<dyn Error + Send + Sync>> { // TODO: For a hint, see the description of the task below. } #[tokio::main] async fn main() -> Result<(), Box<dyn Error + Send + Sync>> { let (bcast_tx, _) = channel(16); let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:2000").await?; println!("listening on port 2000"); loop { let (socket, addr) = listener.accept().await?; println!("New connection from {addr:?}"); let bcast_tx = bcast_tx.clone(); tokio::spawn(async move { // Wrap the raw TCP stream into a websocket. let ws_stream = ServerBuilder::new().accept(socket).await?; handle_connection(addr, ws_stream, bcast_tx).await }); } }

src/bin/client.rs:

use futures_util::stream::StreamExt; use futures_util::SinkExt; use http::Uri; use tokio::io::{AsyncBufReadExt, BufReader}; use tokio_websockets::{ClientBuilder, Message}; #[tokio::main] async fn main() -> Result<(), tokio_websockets::Error> { let (mut ws_stream, _) = ClientBuilder::from_uri(Uri::from_static("ws://127.0.0.1:2000")) .connect() .await?; let stdin = tokio::io::stdin(); let mut stdin = BufReader::new(stdin).lines(); // TODO: For a hint, see the description of the task below. }

執行二進位檔

使用以下指令執行伺服器:

cargo run --bin server

並使用以下指令執行用戶端:

cargo run --bin client

工作

  • src/bin/server.rs 中實作 handle_connection 函式。
    • 提示:使用 tokio::select! 即可在連續迴圈中並行執行兩項工作。一項工作會收到來自用戶端的訊息,然後播送訊息。另一項工作則是將伺服器收到的訊息傳送至用戶端。
  • 完成 src/bin/client.rs 中的主函式。
    • 提示:和先前一樣,在連續迴圈中使用 tokio::select! 並行執行兩項工作:(1) 從標準輸入內容讀取使用者訊息,然後將訊息傳送至伺服器;(2) 接收來自伺服器的訊息,並向使用者顯示訊息。
  • 選用步驟:完成後,將程式碼變更為播送訊息給所有用戶端,但不包括訊息發送端。