周學威，閆鑫，趙櫸云，楊薇

（中北大學 儀器科學與動態(tài)測試教育部重點實驗室，山西 太原 030051）

0 引言

多線程就是允許單個程序創(chuàng)建多個并行執(zhí)行的線程來完成各自的任務(wù)，它在多任務(wù)和實時處理等方面具有重要意義，特別是在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中,可以提高帶寬利用率和程序反應(yīng)速度[1]。為了達到下載大型網(wǎng)站的目的,在編寫離線瀏覽軟件的過程中,需要下載大量的Web文件，其中一個技術(shù)要點就是多線程下載問題。是否具有“多線程下載”技術(shù)、甚至能支持多少個下載線程都成了人們評測下載軟件的要素[2]。本文以SOCKET技術(shù)為依托，基于VC++6.0環(huán)境，采用HTTP協(xié)議，通過編寫客戶端應(yīng)用程序，對文件的多線程下載進行了設(shè)計與實現(xiàn)。

1 設(shè)計思路

多線程下載的前提是網(wǎng)絡(luò)的連通和通信軟件與協(xié)議的應(yīng)用。下載文件的過程是客戶端與服務(wù)器的交互的過程，在下載過程中采用的傳送文件的協(xié)議有多種，本程序的設(shè)計采用了HTTP協(xié)議[3]。

HTTP即超文本傳輸協(xié)議，當客戶端與服務(wù)器建立一個TCP連接后，客戶端就可以發(fā)送請求并讀取服務(wù)器的消息響應(yīng)。在網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下，Socket作為應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的標準接口，可以看成在兩個程序進行通訊連接中的一個端點，是連接應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的橋梁[4]。

MFC是VC編程環(huán)境最重要的組成部分，它為用戶提供了一大批預先定義的類和成員函數(shù)，封裝了大量的Windows API[5]。為了簡化套接字網(wǎng)絡(luò)編程，更方便的利用Windows系統(tǒng)的消息驅(qū)動機制，充分利用MFC的優(yōu)勢，本設(shè)計采用基于MFC對話框的架構(gòu)。

由于本設(shè)計基于HTTP協(xié)議，采用MFC WinSock中的CSocket套接字類進行編程，由客戶端直接發(fā)送請求到服務(wù)器端進行資源的下載，因此只需編寫客戶端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序[6]。首先，根據(jù)HTTP協(xié)議，構(gòu)造請求消息頭，向Web服務(wù)器發(fā)送資源下載請求，當服務(wù)器返回請求成功后，再分別為每個線程構(gòu)造下載請求，通過CSocket編程向服務(wù)器傳輸請求，實現(xiàn)各個線程的下載；然后，啟動線程函數(shù)，包括四個下載線程用以實現(xiàn)多線程下載和一個監(jiān)聽線程來實時記錄下載狀態(tài)；最后當各個下載線程都結(jié)束時，進行文件合并，同時刪除臨時文件以完成下載任務(wù)[7]。

2 具體實現(xiàn)及主要函數(shù)

2.1 函數(shù)實現(xiàn)過程

實現(xiàn)過程可概括為：利用Socket套接字發(fā)送消息，在發(fā)送的消息中要構(gòu)造請求消息字段，用HTTP協(xié)議向服務(wù)器發(fā)送下載請求，通過服務(wù)器的返回指令，實現(xiàn)資源下載，并通過啟動線程函數(shù)來加入多線程技術(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多線程下載。其函數(shù)調(diào)用過程如圖1所示。

要實現(xiàn)下載，必須由客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求消息，這是HTTP的核心。如圖1所示，開始下載后，首先要獲得要下載文件的URL，接著調(diào)用ParseURL函數(shù)判斷要下載文件的URL是否合理，若合理，則會由SendRequest()函數(shù)向主線程發(fā)送HTTP請求消息，在調(diào)用GetInfo函數(shù)獲取HTTP服務(wù)器成功響應(yīng)的消息后，會為每個下載線程分配要下載的字節(jié)數(shù)。這樣，開始下載任務(wù)成功實現(xiàn)后，會調(diào)用CDownloadDlg類中的CreateThread()函數(shù)中，創(chuàng)建線程，DownloadThread (LPVOID lpParam)是新建線程的入口函數(shù)，ThreadFunc(index)函數(shù)主要進行下載過程中每個子線程的套接字編程，通過編寫向服務(wù)器發(fā)送請求消息的標題字段的代碼，利用HTTP協(xié)議的下載原理實現(xiàn)每個子線程的下載。

圖1 多線程下載的函數(shù)調(diào)用過程

2.2 主要函數(shù)說明

（1）創(chuàng)建下載線程，指向DownloadThread()這個線程函數(shù)的入口：

m_hThread[i]=::CreateThread(NULL, 0, DownloadThread,(LPVOID)&http, 0, &dwThread);

（2）創(chuàng)建監(jiān)聽線程，指向監(jiān)聽線程Notify()函數(shù)的入口，用以對各線程的下載狀態(tài)和進度進行監(jiān)聽：

m_hNotify=::CreateThread(NULL,0,Notify,(LPVOID)this,0,&dwNotify);

（3）DownloadThread()函數(shù)：

DWORD WINAPI DownloadThread

(LPVOID lpParam);該函數(shù)會通過公有的繼承方式繼承ThreadFunc(index)函數(shù)，ThreadFunc(index)函數(shù)實現(xiàn)的主要功能是：每個子線程向服務(wù)器發(fā)送HTTP請求消息，實現(xiàn)每個子線程下載任務(wù)的完成。

（4）Notify()函數(shù)

DWORD WINAPI Notify(LPVOID lpParam);該函數(shù)中，會通過公有的繼承方式繼承在類CDownloadDlg中的Finish()函數(shù)，判斷每個子線程是否完成下載，并進行下載文件的保存。

（5）ThreadFunc()函數(shù)

在ThreadFunc函數(shù)中，先要創(chuàng)建客戶端的套接字對象，對每個要下載的子線程，設(shè)置了HTTP會話中的請求消息字段，通過由客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求消息實現(xiàn)每個子線程的下載。對于多線程下載，在請求消息的標題字段增加了Range，用于請求服務(wù)器返回指定大小的字段，其大小采用了數(shù)據(jù)分片技術(shù)來確定[8]。編寫的語句為strRange.Format("Range: bytes=%d-%d ", m_state.range[2 * index], m_state.range[2 * index + 1]),其中index是線程的序列號。

3 系統(tǒng)運行

程序設(shè)計完成后，編譯并運行，在生成對話框后，選擇要下載文件的URL，將其直接拖入GetList列表控件中，點擊開始按鈕，開始下載。下載過程如圖2所示，可見4個線程同步運行，實現(xiàn)了4個線程下載同一文件的多線程下載；下載完成時，彈出提示窗口提示“多線程下載完成”，如圖3所示。此時單擊提示窗口中的“確定”按鈕，4個.jpg臨時文件將合并成一個JPEG圖像，至此便完成了多線程文件的下載。

圖2 正在下載界面

圖3 下載完成界面

4 結(jié)束語

本文對多線程數(shù)據(jù)傳輸進行了詳細分析和總體設(shè)計，對多線程下載的原理、具體實現(xiàn)和應(yīng)用進行了探討，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，應(yīng)用多線程技術(shù)，通過Windows套接字函數(shù)，直接向Web服務(wù)器發(fā)送請求，用VC++6.0 MFC中的CSocket類編寫客戶端程序，實現(xiàn)了基于超文本傳輸協(xié)議HTTP的文件下載，通過創(chuàng)建和編寫線程函數(shù)實現(xiàn)了多線程傳輸，經(jīng)測試，下載速度有一定的改善。

[1]鄭阿奇.Visual C++實用教程[M].3版.北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[2]毛光喜.多線程下載工具的開發(fā)與應(yīng)用[J].計算機應(yīng)用與軟件,2006,23(7):136-138.

[3]Charles Wright.VisualC++程序員使用大全[M].鄧勁生,張曉明 譯.北京:中國水利水電出版社,2001.

[4]蔣東興.WindowsSockets網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計大全[M].北京:清華大學出版社,1999.

[5]李晶媛.基于HTTP協(xié)議的多線程下載工具的實現(xiàn)[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用,2009,22(10):52-54.

[6]孫鑫,余安萍.VC++深入詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[7]趙輝,葉子青.VisualC++系統(tǒng)開發(fā)實例精粹[M].3版.北京:人民郵電出版社,2006.

[8]孫輝霞.基于VC++的多線程編程實現(xiàn)[J].中國電子商務(wù),2010(3):61-62.