基于MFC的视频监控系统客户端实现

一天到晚看面试题，看算法书，坚持了一周左右，人也快扛不住了，需要换换节奏，思考下别的东西啊，已经进入一种混沌无效率的阶段了。百度的电话面试迟迟不来，弄的我现在做事情都不时刻注意着手机，都快幻听了。这种感觉真不好受啊，所以现在开始写点项目总结。

首先先给CSDN这个博主做下广告：http://blog.csdn.net/v_JULY_v

从2010年底开博，写了很多不错的文章，文笔思路都挺清晰的。而且看日志发现居然是个专科生，年龄好像跟我也差不多，感觉十分感慨。

 

进入主题，这个项目是我毕业设计的题目《基于无线网络的视频监控客户端的实现》因为导师这个项目要求保密，所以我只是做一些思路的记录，不会贴出任何代码。其实从本质上说，我觉得信息的获取应该是绝对通畅的，这样的行为都是阻碍知识的传播。但既然帮导师做事情，这点约定就遵守下把，所以本文章不贴任何图示。

 

 

 

1.内存管理类的设计和实现

   由于是视频监控系统，所以数据量是不可小觑的，即使以H.264的高压缩比，要实现D1，乃至720P的视频，1S要处理的数据量，少则几十K，大则几百K，如果内存管理系统不够健壮，直接就崩溃了，更别说坚持上几天时间的跑了。

   根据视频数据的特点：数据量大，单向流动，以及用完即可丢弃。所以要设计一个好的内存管理类。

   首先需要定义一个内存的基类，其中含有指向数据的指针，已经一个整形表示所指内存块的大小，一个令牌。其他具体的缓存类都继承于这个基类，基类只定义分配内存的函数和释放内存的函数并不实现它们，留给子类去实现。这里就不得不说令牌的作用了，由于缓存对象经常需要被当做参数传递，传递过程中其实并不复制内存的东西，只是复制指针而已。那每一个对象都含有同一块内存块的指针，何时释放资源呢？这时候就需要依靠令牌了，因为视频数据单向流动，当复制对象的时候，其实之前的对象已经没有用了，可以忽略他。这里的机制是含有令牌的对象负责释放内存的资源，在对象复制的过程中传递令牌，所以直到最后一个对象也完成使命析构的时候，析构函数才会释放资源。当然令牌不是唯一实现的方法，比如Windows内核对象的分配释放，还有Python中的垃圾回收都用了另一个机制，就是引用计数（每产生一个指向同一块内存的对象时候，增加计数，析构时候计数减1，然后计数为0时候释放对象）

   缓存的类型有三种，数据包缓存，帧缓存和图片缓存。数据包缓存和帧缓存的处理其实相似，可以分开实现也可以合并，然后图片缓存类需要包含一些图片的基本信息，这样处理起来就很方便了。

   最后是用一个Clist构建一个内存池类，然后定义几个内存池，以便后面用就可以了。

 

2.Windows环境下H.264解码器方案

   解码标准是开源的，所以有实力的公司都会实现自己的解码库。恩，我们当然不会去做这样的事情，时间精力都不够，所以只能寻找开源的软件咯。开源H264解码器里最有名气的莫过于ffmpeg了，他不仅仅是264解码器，而且是音视频一系列的解决方案，而且是免费的，获取很方便，还提供SDK，对于小型项目组做视频处理绰绰有余了。（偷偷爆料下，据说暴风和QQ影音也是用的他的解码库，但没开源，所以上了ffmpeg的黑名单）由于我接手项目之时有一个解码器的代码，当时那个是在网上下的，某牛人将其移植到VC++下的。开始我并没有研究这部分，直到程序跑通后，发现这个解码库的效率实在是不给力。于是开始寻找方案，最后找到一个方法就是Windows下使用MinGW+MSYS 编译ffmpeg库，然后链接到VC++里使用，当时第一次使用外部库，遇到各种链接错误，反正纠结了1周后，各种查资料，一天神奇的链接通过了。可以用了，一试，原来需要几十毫秒的解码操作一下变的几乎不需要时间了，就这样解决一大问题。

   链接时候让我明白了Extern “C”到底是神马。。。还有就是Lib ，DLL到底怎么用，怎么生成，当时找了好几本VC++的书还有Windows编程的书去学习这部分内容。终于最后不负众望啊，但现在也忘记了很多了。

 

3.网络传输类和连接控制类

   网络部分其实根据需求很明了，一个TCP传控制命令数据，一个UDP传视频数据。都需要用到CSocket类，这是一个非线程安全的，使用起来要小心，尤其跨线程的时候。我尽量避免跨线程，如果一定要跨，就要用到Dettach和Attach这些函数，我没了解过。。

   首先设计UDP类，比较简单，直接就是在OnCreate OnRecieve里实现几个功能就好了，因为客户端不需要发送任何东西。只要接受数据包，然后把收到的数据包放入前面提到的数据包缓冲池就行，没其他工作了。

   TCP就比较多事情了，但大部分都是接收和处理控制命令。这部分还需要和设备交互，包括验证设备端合法性，传递当前接受到的数据量，通过心跳包互相保持连接。

   然后是一个主控制类，现在想想，这个类完全可以用单例模式去实现。当时还不懂这些啊。先讲了各个部分关系吧。其实每一路视频都对应一个UDP连接（视频数据）和TCP连接（控制命令），（一路视频在界面上还对应一个Picture Control控件）然后由这个主控类管理所有连接，它是协调连接和界面显示的桥梁。（第一天先到这里，改日继续）

 

4.多线程的思考

   并行计算是个热门的话题，远的不说，单线程的程序已经不可能适应需求了。就拿这个项目来说，需要支持多路视频，必然需要多个线程，一路视频涉及到：数据接收-数据包处理-数据帧的合并-解码-播放显示。数据接收和数据包处理可以有CSocket帮你完成，但其他几个就不行了，尤其是解码这样的需要大量耗费CPU时间的，如果将他们三个合并在一个线程中，必然导致各种延迟和播放不流畅的问题。所以必须分开。

   一个解码线程，一个合帧线程。线程最大的问题其实不是分割业务逻辑，因为这部分很简单，最难的是如何做到并发的同时不出现各种问题，比如死锁，或者读写脏数据，或者干脆就是崩溃了。除此之外还有线程的正常退出，因为线程之间需要利用一些公共的资源，有时候一个线程退出了，他释放了另一个线程还在使用的资源，结果就崩溃了，这个很常见。所以线程可以说全程都是问题。

    线程由于不是语言相关的，而是系统相关的，C++语言对线程的支持很补给力，必须用系统的，据说新的C++标准将引入Boost的线程库，如果真的如此用C++写多线程程序将十分方便了。但现在不行。至于线程的使用，这篇文章写的非常情况，并且把Linux和Windows的线程函数进行了比较，我就不多说了。

     http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-mthreadps/  多线程编程

 

    我印象中使用的最多的就是WaitForSingleObject 还有CMutex类的Lock和Unlock，当然还有创建线程和退出等函数了。多线程程序最麻烦的就是调试，所以没写过的人确实不能理解为什么线程的复杂和重要性啊。

 

5.DirectDraw实现绘制BMP位图

    这个部分，说来惭愧，我并没有花很多的时间去研究DirectDraw，毕竟当时是实用主义的思想，所以在罗素工作室的网上看到一个直接可用的最简单的DirectDraw实现BMP位图的类，然后修修改改就上线了。DirectX是Windows平台强大的图形工具，以后搞Windows开发的基本都离不开，我心爱的星际1,2都是DirectX开发的。。如果是Linux环境就考虑OpenGL OpenCV。

    这里也需要提下为什么必须用DX来实现视频显示，因为传统的Windows绘图API是高度依靠CPU的计算的。而不使用内存显存的模拟作用来提高绘图性能，所以它仅仅使用于传统的窗体程序，对于游戏-视频监控，这样的多图形处理的程序，完全跟不上节奏了。这个一度成为我那程序的瓶颈，所以当时基本上属于，遇到一个问题解决一个，而不是一开始就有一个明确的预见性和规划，防止这类事情的发生。

   推荐网站罗素工作室，有各种视频处理行业的新闻，还有一些技术文章，帮我解决了很多问题：

   http://www.rosoo.net/

 

6.各种界面可用性和功能设计

   这部分我就做了几个基本的，比如全屏幕，比如多路支持，已经动态多路支持，还有就是用Skin++库美化了下界面，还有常规的，配置管理，本地播放。。。╮(╯▽╰)╭，其实就是想一点做一点的，也没任何规划。

 

总结：这个项目确实很综合，仅仅客户端部分就需要解决很多问题，使用到多种编程技巧，所以这个项目让我学习了很多知识，在此需要感谢下老师。恩，先谢国家。所以好的程序员都是写出来的，如果一直看理论书籍不动手，还不如不看。