Boost::Asio庫詳解

jopen 9年前發布 | 14K 次閱讀 Boost C/C++開發

io_service

所有的異步操作：異步網絡讀寫，異步時鐘，都在io_service.run()時進行輪詢。有趣的是，io_service在線程利用方面下了很大的功夫，你可以在主線程建立它的實例，但是在多個線程里面run，io_service很擅長于將需要執行的回調函數分配到空閑線程當中。

io_service為了跨平臺，不得不在Linux下也實現Proactor模型。再說一遍，Asio的實現是Proactor模型。在Linux普遍是Reactor的情況下模擬出Proactor，作者也是很辛苦啊。run里面同時需要調度來自用戶post的Handler和來自操作系統的IO請求（或者說是 Servicespost的Handler）。

這里有一個Service的概念。Service是從一類IO操作中抽象出來的一些共同的地方。在你調用socket.async_read之類的操作之后，事實上它將真正跟操作系統打交道的操作托管給了basic_stream_socket_service。

io_service的調度有多種實現，在 epoll 實現里，作者很機智地把 "有空閑進程" 事件轉化為一個水平觸發（Level Trigger），這樣就可以在等待中醒來，進行調度了。

buffer

庫中提供了mutable_buffer和const_buffer兩種 單個緩沖 ，以及mutable_buffers_1和const_buffers_1兩種 緩沖序列 ，asio提供了一些操作：

  • buffer_cast<char*>(mb)： 單個緩沖 轉成指針

    </li>

  • buffer_size(buf)：取得緩沖區大小

    </li>

  • buffer_copy(bufs, bufd)：緩沖區（包括單個和序列）之間復制 盡可能多的元素 ，它是安全的，不會出現溢出的情況

    </li> </ul>

    //buffer can wrap nearly everything
vector<char> underlying_buffer(50);
auto buf1 = buffer(underlying_buffer);
    

    char underlying_string[] = "Hello";
auto buf2 = buffer(underlying_string);
    

    buffer_copy(buf2, buf1); // returns 6
    

    std::string s(buffer_begin(buf1), buffer_end(buf1));</pre> 
    streambuf 
    

    streambuf是Asio能靈活地異步調控數據的關鍵。它能自動增長和回收consumed space。在使用的時候有這些要點： 
    

      

    • 

      streambuf分為input sequence和output sequence兩部分，這都是繼承自std::streambuf的理念。 
      
</li>
      

    • 

      用data()來獲取輸入序列（常緩沖），prepare(n)來獲取輸出序列（變緩沖）。 
      
</li>
      

    • 

      用commit(n)來將從輸出序列提交到輸入緩沖，用consume(n)來將輸入緩沖中的數據丟棄，代表已經處理完畢。 
      
</li>
      

    • 

      read數據的過程：先prepare好固定大小的緩沖區，然后buffer_copy進去一些數據，拷貝了多少數據就commit多少數據。然后再從prepare開始，拷貝到手頭上的數據沒有了為止。 
      
</li>
      

    • 

      streambuf不可拷貝，所以乖乖傳引用或者指針吧。 
      
</li>
</ul>
      

      這里有一些文檔沒有說明但是需要了解的細節： 
      

        

      • 

        自動增長的功能是通過reserve(n)函數管理的，這個函數在overflow和prepare處會調用，用于保證輸出緩沖區里有至少n字節的空間。 
        
</li>
        

      • 

        緩沖區的大小是沒有限制的，max_size一般是size_t能表示的最大數字，相當于內存的極限。 
        
</li>
        

      • 

        std::istream(sb).ignore(n)，sb.gbump(n)，sb.consume(n)有相同的效果，但是ignore和consume有防下溢機制。 
        
</li>
</ul>
        

        async_read_xxxx 
        

        值得注意的是async_read_until(socket, streambuf, condition, handler)函數，給我們處理數據分段帶來了極大的方便。它內建了4種條件決定read到什么時候停止 ： 
        

          

        • 

          出現了某個字符 
          
</li>
          

        • 

          出現了某條字串 
          
</li>
          

        • 

          符合了某條 Regular Expression 
          
</li>
          

        • 

          符合了某條謂詞的條件 
          
</li>
</ul>
          

          

          注意：這里的"出現"指的是streambuf的input sequence中出現，也就是如果原本streambuf中的內容已經符合條件，則async_read_until將立即呼叫回調。 
          

          推論：某些庫的until是不包含結束符的，比如readLine沒有換行符。但是asio是包含的。 
          
</div>
          

          using boost::system::error_code;
// this piece of code shows how to read Chunked Tranfer-Encoding
streambuf sbuf;
std::string content;
void chunked_handler(const error_code& ec, std::size_t sz)
{
    std::istream is(sbuf);
    std::size_t chunk_size;
    is >> std::hex >> chunk_size;
    std::assert(is.get() == '\r' && is.get() == '\n');
    async_read(socket, sbuf,
        [chunk_size] (const error_code& ec, std::size_t) {
            return chunk_size + 2 - sbuf.size();}, 
        [chunk_size] (const error_code& ec, std::size_t) {
            std::istream is(sbuf);
            boost::scoped_array<char> cbuf(new char[chunk_size]);
            is.read(cbuf, chunk_size);
            content += std::string(cbuf, chunk_size);
            std::assert(is.get() == '\r' && is.get() == '\n');
            async_read_until(socket, sbuf,
                std::string("\r\n"), chunked_handler); });
}
async_read_until(socket, sbuf,
    std::string("\r\n"), chunked_handler);
           
          Networking 
          

          基本上都是ip::tcp里的東西了。acceptor相當于Java里的ServerSocket，沒有任何數據傳輸的功能，只有作為服務器監聽端口接收連接的功能。socket就是一般意義上的socket了，沒有什么特別的。iostream是一個很聰明的設計，你可以用operator >>和operator <<來進行數據傳輸了，不過是同步阻塞的。這是使用上的一些要點： 
          

            

          • 

            socket::read_some是非阻塞的，socket::async_read_some會立即回調。read some的意義是，有多少讀多少，沒有就不讀直接返回。write_some同理，如果網絡不暢導致內核緩沖區滿的話，返回0都是有可能的。 
            
</li>
            

          • 

            async_***的話很多時候要靈活運用std::bind了。 
            
</li>
            

          • 

            query中的服務參數service可以是端口或者服務名，定義在/etc/services中。 
            
</li>
            

          • 

            socket::connect僅對一個endpoint進行連接，connect可對迭代器所指示的一系列endpoint進行連接，直到有其中一個成功連接為止。 
            
</li>
</ul>
            

            using boost::system::error_code;
// server: accept
tcp::ip::socket sock(service);
tcp::ip::acceptor acc(service);
tcp::ip::endpoint ep(tcp::ip::v4(), 8080);
acc.async_accpet(sock, eq, [sock] (const error_code&) {
    // new connection handling
});
//client: resolve + connect
tcp::ip::resolver resolver(service);
tcp::ip::resolver::query qurey("www.example.com", "http" /*"80"*/);
resolver.async_resolve(query, [] (
        const error_code& ec,
        tcp::ip::resolver::iterator i) {
    tcp::ip::socket sock(service);
    tcp::ip::async_connect(i, [sock] (
            const error_code& ec,
            tcp::ip::resolver::iterator i) {
        // new connection handling
    });
});
            原文 http://segmentfault.com/a/1190000003706906
            
                    
          
                    
          
                        
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