boost.asio 学习笔记04——asio的体系结构
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三层类关系图
根据前面的分析，我们知道asio有着这样的逻辑：
- 参考STL，提供basic模版，对外使用basic模版的实例提供接口。
- basic模版将具体操作委托给下层服务类完成。
- 下层服务类再把操作委托给平台相关的服务类。
鉴于此，我们将asio体系划分为三层：io object层，basic_模版类层，服务层。
- 第一层：io object层，作为应用程序直接使用的对象，是各种basic_模版类的typedef实例类。
- 第二层：basic_模版类层，提供对外操作的接口，并把具体操作转发给服务类。
- 第三层：服务层。提供具体操作的底层实现，这一层又分为两层：
- 操作接收层
- 平台适配层
基本的体系结构关系如下图所示。注意：图中并非全部asio中的类。
动态组装
前面已经提过，resolver和STL中的string一样，都是使用了basic_模板类的一个具体实例。这种在编译时动态地选择对应的组件进行编译，我们姑且称为动态组装。这种技术使得我们可以对asio的service进行扩展。例如自己实现一个resolver的service类，然后告诉basic_resolver，你要使用自己的service类，而非默认的那个……
不过话说回来，自己对boost或者STL进行扩展，需要点实力的
asnyc_read VS. async_read_some VS. async_receive
async_read是一个全局函数；后面两个则于ip::tcp::socket的成员个函数；都可以用来异步读取操作，他们有什么样的差别呢。先来看async_read_some和async_receive，他们的文档说明如下：
- async_read_some: Start an asynchronous read. This function is used to asynchronously read data from the stream socket. The function call always returns immediately.
- async_receive: Start an asynchronous receive. This function is used to asynchronously receive data from the stream socket. The function call always returns immediately.
从文档来看，只有一个单词的差别，一个是read,一个是receive；反正都是从socket中获取数据，这两个词有什么差别呢？我是看不出他们的差别，那就看代码吧：
| template <typename MutableBufferSequence, typename ReadHandler> void async_read_some(const MutableBufferSequence& buffers, BOOST_ASIO_MOVE_ARG(ReadHandler) handler) { // If you get an error on the following line it means that your handler does // not meet the documented type requirements for a ReadHandler. BOOST_ASIO_READ_HANDLER_CHECK(ReadHandler, handler) type_check;
this->get_service().async_receive(this->get_implementation(), buffers, 0, BOOST_ASIO_MOVE_CAST(ReadHandler)(handler)); }
template <typename MutableBufferSequence, typename ReadHandler> void async_receive(const MutableBufferSequence& buffers, BOOST_ASIO_MOVE_ARG(ReadHandler) handler) { // If you get an error on the following line it means that your handler does // not meet the documented type requirements for a ReadHandler. BOOST_ASIO_READ_HANDLER_CHECK(ReadHandler, handler) type_check;
this->get_service().async_receive(this->get_implementation(), buffers, 0, BOOST_ASIO_MOVE_CAST(ReadHandler)(handler)); } |
好了，有了源代码，就无从狡辩了吧。他们都是使用底层服务的async_recevie来读取数据，因此他们的功能是一样的，都是从socket获取一定的数据，但是该函数并不保证能够从获得指定长度的数据——也即不保证填满缓冲区；
如果想要保证异步操作完成时获取到指定数量（缓冲区的长度）的数据，那么使用全局函数async_read。该函数内部启动一个 read_op ，该op内部，会多次调用stream.async_read_some，直到缓冲区填满，或者读操作结束；
这既是这三个函数的异同之所在。
妖怪async_read
前面一节提到过，全局函数 async_read 会启动read_op并在该op内部反腐调用async _read_some()来读取数据直到缓冲区慢，或者EOF出现；如果要来看一下read_op的operator()，你多半会感觉看到妖怪了。乖，别怕，来看看吧：
| void operator()(const boost::system::error_code& ec, std::size_t bytes_transferred, int start = 0) { std::size_t n = 0; switch (start) { case 1: n = this->check_for_completion(ec, total_transferred_); for (;;) { stream_.async_read_some( boost::asio::buffer(buffer_ + total_transferred_, n), BOOST_ASIO_MOVE_CAST(read_op)(*this)); return; default: total_transferred_ += bytes_transferred; if ((!ec && bytes_transferred == 0) || (n = this->check_for_completion(ec, total_transferred_)) == 0 || total_transferred_ == boost::asio::buffer_size(buffer_)) break; }
handler_(ec, static_cast<const std::size_t&>(total_transferred_)); } } |
不知道你是否会和我一样感觉毛骨悚然，惊叫switch-case的邪乎。是的，说他妖怪，就妖怪在switch的那两个case标签，第一个 “case 1” 还算人性，第二个标签default就完全是妖怪了，它放置在for循环的内部——是的，编译器是允许的，假设程序流程首先跳转到default标签，在执行完default分支后，他会像正常的for循环流程一样，继续for loop的，这就是这个妖怪。
自己写的一个简单的测试及输出：
| void jumpinto( int state ) { int i = 0; switch( state ) { case 1: cout << "case 1: begin for()" << endl; for( ; ; ) { cout << " in for loop, i = " << i++ << endl; //return; default: cout << "case default " << endl; if( i > 2 ) { cout << " i > 2, break" << endl; break; } }// end for };//end switch }
int main() { jumpinto(0); return 0; }
输出如下： D:\studyprograms\test>caseblock.exe case default in for loop, i = 0 case default in for loop, i = 1 case default in for loop, i = 2 case default i > 2, break |
关于为何作者要这样写，暂时还没理解到。更多信息移驾翊坤宫再议：http://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/coroutines.html
优雅退出
使用asio开发的应用要中途退出，或者开发的server要停止，咱如何优优雅雅地清理asio组件呢？ 呵呵，肯定可以，asio已经提供了一些手段：signal。下面是从asio示例代码中提取出的一些代码，以示说明。
| class server : private boost::noncopyable { public: explicit server(const std::string& address, const std::string& port, const std::string& doc_root, std::size_t thread_pool_size) : signals_(io_service_pool_.get_io_service()), acceptor_(...) { signals_.add(SIGINT); signals_.add(SIGTERM);
#if defined(SIGQUIT) signals_.add(SIGQUIT); #endif // defined(SIGQUIT)
signals_.async_wait(boost::bind(&server::handle_stop, this)); }
private: void handle_stop() { io_service_.stop(); }
boost::asio::io_service io_service_; boost::asio::signal_set signals_; boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor_; }; |
针对asio，个人也是刚刚接触正在学习，觉得要想使用好他，还是首先要了解socket的基本操作，在windows环境下，还要了解IOCP模型，然后才能用好它。欢迎讨论。
最后，向Christopher M. Kohlhoff (chris@kohlhoff.com)跪一下。