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 和 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 tokio 和 tokio_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.rs 和 src/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

  • 在 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。