C++实现分布式集群聊天服务器
一、项目整体架构
我做的项目是集群版聊天服务器，核心技术栈：
- C++11 + Muduo 网络库（Reactor 高并发模型）
- MySQL 数据持久化（用户 / 好友 / 群组 / 离线消息）
- Redis 发布订阅（跨服务器消息转发，实现集群）
- nlohmann json 序列化（客户端 <-> 服务器通信协议）
- 单例模式（Service 业务层、DB 数据库）
项目分层
- 网络层：
ChatServer—— 只处理连接、读写事件，不处理业务 - 业务层：
ChatService—— 所有聊天业务逻辑（登录、注册、聊天、群聊） - 数据模型层：
User/Group/Friend/OfflineMessage—— 操作数据库 - 中间件：
MySQL+Redis - 公共层：
public.hpp—— 全局枚举、协议、工具
二、逐文件梳理
第一部分：include 头文件（所有声明）
1. public.hpp
作用：全局公共头文件，客户端与服务器共用的通信协议
- 定义消息类型枚举：登录、注册、一对一聊天、加好友、创建群组、群聊、退出登录等
- 定义错误码、状态码
- 提供通用工具函数（如字符串处理）
- 所有业务模块都必须包含它
2. db.h
作用：MySQL 数据库连接单例类
- 封装数据库连接、初始化、断开、更新、查询
- 使用单例模式，保证全局只有一个数据库连接池 / 连接
- 提供
update()/query()接口给所有 Model 使用
3. user.hpp
作用：用户表实体类
- 成员变量：
id、name、password、state（在线 / 离线） - 提供 set/get 方法
- 与数据库
user表字段一一对应
4. usermodel.hpp
作用：用户数据操作类（DAO）
- 接口：
insert注册用户query根据 ID 查询用户updateState更新在线 / 离线状态resetState服务器异常下线，重置所有用户为离线
5. friendmodel.hpp
作用：好友关系操作类
- 接口：
insert添加好友query获取用户所有好友信息
6. groupuser.hpp
作用：群成员实体类
- 继承 User，增加
role字段（群主 / 普通成员）
7. group.hpp
作用：群组实体类
- 成员：
id、groupname、desc - 包含群成员列表
vector<GroupUser>
8. groupmodel.hpp
作用：群组数据操作类
- 接口：
createGroup创建群组joinGroup加入群组queryGroups查询用户所在的所有群组queryGroupUsers查询群内除自己外的所有成员
9. offlinemessagemodel.hpp
作用：离线消息存储操作
- 接口：
insert存储离线消息query获取离线消息remove登录成功后删除离线消息
10. redis.hpp
作用：Redis 发布订阅封装，实现跨服务器通信
- 接口：
connect连接 redispublish发布消息subscribe订阅通道unsubscribe取消订阅
- 启动独立线程监听 redis 消息，回调给业务层
11. chatserver.hpp
作用：网络层服务器类（基于 Muduo）
- 封装
muduo::net::TcpServer - 处理连接建立、断开、消息读写
- 把读写事件转发给业务层 ChatService
12. chatservice.hpp
作用：业务层核心（单例），所有聊天功能实现
- 采用单例模式，全局唯一
- 使用回调映射表：根据消息类型调用对应业务函数
- 核心成员：
_connMap记录在线用户连接（保证线程安全）_userModel、_friendModel等数据操作对象_redis跨服务器消息组件
- 业务函数：登录、注册、一对一聊天、加好友、创建群、群聊、退出、异常断开
第二部分：src 源文件（所有实现）
1. db.cpp
作用：数据库连接实现
- 加载配置，连接 MySQL
- 实现
update()执行增删改 - 实现
query()执行查询 - 自动释放结果集，防止内存泄漏
2. user.cpp / usermodel.cpp
作用：用户表操作实现
insert：执行 INSERT 语句，注册新用户query：SELECT 查询用户信息（登录校验）updateState：更新在线状态（online/offline）
3. friendmodel.cpp
作用：好友业务实现
- 存储好友关系，查询好友列表
- 登录时返回所有好友信息与在线状态
4. groupuser.cpp / group.cpp / groupmodel.cpp
作用：群组业务实现
- 创建群、加入群、查询群、群聊消息转发
- 群聊时获取所有群成员，逐个推送消息
5. offlinemessagemodel.cpp
作用：离线消息实现
- 用户不在线 → 存储消息到数据库
- 用户登录 → 读取并删除离线消息
6. redis.cpp
作用：Redis 发布订阅实现
- 订阅通道：以用户 ID作为通道号
- 服务器 A 发布 → 服务器 B 订阅 → 跨机消息送达
- 用线程在后台阻塞监听消息，不阻塞网络线程
7. chatserver.cpp
作用：网络层实现
- 初始化 Muduo 事件循环、地址、线程数
- 设置连接回调（新连接 / 断开连接）
- 设置消息回调（收到客户端数据）
- 调用
ChatService::instance()处理业务 - 只负责网络，不处理业务逻辑
8. chatservice.cpp（最核心文件）
作用：所有业务逻辑实现
- 登录业务：校验账号密码 → 更新在线状态 → 获取好友 / 离线消息 → 订阅 redis
- 注册业务：插入用户数据到数据库
- 一对一聊天：
- 目标用户在线本服务器 → 直接发
- 在线其他服务器 → redis 发布
- 不在线 → 存储离线消息
- 加好友：双向插入好友关系
- 创建群组：插入群组信息，把创建人设为群主
- 群聊业务：获取群成员 → 逐个转发消息
- 异常断开：重置用户状态、从连接表移除、取消订阅
- 所有操作加互斥锁，保证多线程安全
9. main.cpp
作用：服务器入口函数
- 创建事件循环
EventLoop - 初始化
ChatServer - 启动服务器
- 处理信号（如 SIGINT），重置所有用户状态为离线
10. 所有 CMakeLists.txt
作用：项目编译配置
- 规定 C++11 标准
- 查找 Muduo、Boost、MySQL、Redis 依赖库
- 指定头文件路径
- 生成可执行文件到 bin 目录
11. autobuild.sh
作用：一键编译脚本
rm -rf build mkdir build cd build cmake .. make- 清空编译目录
- CMake 生成 Makefile
- make 编译，生成服务器可执行文件
三、项目运行流程
- 服务器启动 → 初始化数据库、redis、网络层
- 客户端连接 → Muduo 建立连接
- 客户端发送登录 / 注册 json
- 网络层解析消息类型 → 调用业务层
- 业务层查询数据库 → 响应客户端
- 聊天消息：
- 本机在线 → 直接推送
- 跨机在线 → redis 中转
- 不在线 → 存入离线消息
- 客户端退出 → 服务器更新状态为离线
四、想要学习这个项目的步骤：
第 1 步：先学公共基础 + 数据结构
public.hpp—— 通信协议、消息枚举（必须最先看）user.hpp/groupuser.hpp/group.hpp—— ORM 实体类db.h+db.cpp—— MySQL 封装（所有数据操作的基础）
第 2 步：学数据访问层 Model（纯数据库操作，无网络）
usermodel.hpp/cpp—— 用户表操作friendmodel.hpp/cpp—— 好友关系offlinemessagemodel.hpp/cpp—— 离线消息groupmodel.hpp/cpp—— 群组操作
这一步学完：你懂数据库怎么存、怎么取、怎么用。
第 3 步：学网络层（只负责收发数据，不处理业务）
chatserver.hppchatserver.cpp
这一步学完：你懂Muduo Reactor 模型、连接、读写事件。
第 4 步：学业务核心层（最重要）
chatservice.hppchatservice.cpp
这一步学完：你懂登录、注册、聊天、加好友、群聊、异常处理全部逻辑。
第 5 步：学集群核心 Redis（分布式关键）
redis.hppredis.cpp
这一步学完：你懂跨服务器消息转发、发布订阅。
第 6 步：学入口、编译、运行
- 服务器
main.cpp - 客户端
main.cpp - 所有
CMakeLists.txt autobuild.sh
这一步学完：你懂项目怎么编译、怎么运行、怎么部署。
第 7 步：整体串起来（跑通流程）
- 客户端 → 服务器 → 数据库 → Redis 完整流程
- 单机测试 → 集群测试