• Chaos网络库(三) 主循环及异步消息的实现


    基本原理 -

    在chaos开篇介绍(http://www.cppthinker.com/chaos/57/chaos_1)中已经提到,task service作为chaos库的核心,主要承担着三个重则:

    1. 网络I/O

    2. 超时事件

    3. 异步消息处理

    简单来讲,可以认为一个task service中包含一个epollfd,一个定时事件管理器,一个等待被处理的异步消息队列

    而task service会有一个主循环来周而复始地执行这些任务(单线程 or 多线程,后续篇章再做分析),如图:

    注意: task service总是优先处理I/O事件,因为通常I/O事件都会牵涉到与用户的交互,所以我们希望尽可能快地响应用户

    基本实现 -

    对于I/O事件 和 超时事件 这里不想熬述太多,I/O事件的处理无非就是利用底层的网络复用模型(例如epoll)返回响应的fd然后回调,而超时事件的管理网上也有诸多方法,这里task service采用的是std::priority_queue(堆结构),每次tick都会从堆中拿出最近事件来检查是否超时

    我们直接来关注异步消息的处理是如何实现的:

    异步消息处理的关键在于:我们如何制定一个通用的“异步消息体”,让我们的task service看起来这些消息体都是等同的,都是可执行的元素,但现实总是那么的残酷,通常我们总需要执行不同的任务,调用不同的函数,传递不同的参数类型和参数个数

    很多动态语言可以通过closure(闭包)来实现这一步,其实c++也可以,首先让我们先来整理一下我们的需求:

    我们需要一个closure来打包我们的异步请求(函数和参数)

    1. 它必须包含一个任何声明类型的函数执行体(函数指针)

    2. 它可以装入任何类型的参数

    3. 它可以装入任意个数的参数

    对于需求1,我们有模板

    对于需求2,我们有模板

    对于需求3,我们有函数重载

    是的,函数重载,但你一定会问,函数重载只能指定有限个参数,没错,我们一般只要提供最多10个左右的参数的函数重载就行了,毕竟谁会写出那么不结构化的代码,想向一个函数传入十几个以上的参数,如果有,那么ta一定会被后续的维护人员牵肠挂肚。

    我们直接来看chaos中实现:

    template<typename FUNC, typename ARG0>
    class async_method_bind_func_1_t: public async_method_base_t
    {
    public:
        async_method_bind_func_1_t()
            : m_func1(NULL)
        {   
        }   
    
        async_method_bind_func_1_t(FUNC func_, const ARG0& arg0_)
            : m_func1(func_),
              m_arg0(arg0_)
        {   
        }   
    
        virtual void exec()
        {   
            (*m_func1)(m_arg0);
        }   
    
    private:
        FUNC            m_func1;
        ARG0            m_arg0; 
    };

    以上就是我们实现的一个闭包,包含了一个模板函数的指针,包含了一个模板参数(要支持多个参数只需编写多个重载接口即可),当调用exec函数时,该闭包就会被执行

    OK,这个问题是否已经被解决了?不,还没有,c++中存在着两种函数,一种是和对象无关的(全局/静态),一种是和对象有关的(成员函数),我们上面只是解决了和对象无关的函数,接下来我们来看如何解决对象成员函数的打包

    template<typename T, typename FUNC, typename ARG0>
    class async_method_bind_obj_1_t: public async_method_base_t
    {
    public:
        async_method_bind_obj_1_t()
        {   
        }   
    
        async_method_bind_obj_1_t(T instance_, FUNC func1_, const ARG0& arg0_)
            : m_instance(instance_),
              m_func1(func1_),
              m_arg0(arg0_)
        {   
        }   
    
        virtual void exec()
        {   
            (m_instance->*m_func1)(m_arg0);
        }   
    
    private:
        T           m_instance;
        FUNC        m_func1;
        ARG0        m_arg0;
    };

    我们只需多保存一个对象实例的地址,就能调用到其构造函数

    这两种实现方法都是继承自同一个基类,那么对于task service来说,就有了统一的异步消息体的抽象,外界只要通过接口生成不同的async_method_base_t实例,然后投入到task service的队列中,task service就能完成对这些异步消息的执行

    接口使用 -

    task service的使用也很简单,对于我们上述的三种事件的处理,task service分别提供了三种不同的接口来供你注册

    class task_service_t : private noncopyable_t
    {
    public:
    ...
    ...
    void register_io_event(
                            fd_t                    fd_,
                            int                     event_type_flag_,
                            callback_on_event_t     callback_       = NULL,
                            void*                   cb_arg_         = NULL,
                            bool                    is_persist_     = false
                          );
    void register_timer(
                         uint32_t                        interval_,
                         const time_event_callback_t&    callback_,
                         bool                            persist_ = false,
                         time_t                          start_time_ = 0 
                        );
    int post(
                const async_method_t& async_method_,
                void* ext_data_ = NULL,
                task_prior_e prior_ = TASK_PRIOR_NORMAL,
                bool is_allow_exec_local_ = true
            );
    ...
    ...
    };

    这三个方法分别代表 注册一个I/O监听事件,注册一个超时事件,投递一个异步消息

    我们接下来看如何绑定一个异步消息

    //! 绑定一个全局/静态函数,并投递到task service中执行
    task_service.post(
        async_method_t::bind_func(
                         &test_static_func, tmp_str
                                 )
                     );          
    
                                                                                   
    //! 绑定一个类中的静态函数,并投递到task service中执行
    task_service.post(
        async_method_t::bind_func(
                         &foo_t::test_static_func, tmp_str
                                 )
                     );
    
    
    //! 绑定一个对象的成员函数,并投递到task service中执行
    task_service.post(
        async_method_t::bind_memfunc(
                         &hw, &hw_t::call1, 123456
                                    )
                     );

    PS:chaos中的async_method实现相比boost::function以及c++ 11中的std::bind都要少很多功能,我不使用它们而自己实现的原因在于

    1. 不想引入庞大的boost库

    2. 不希望chaos依赖于高版本的c++标准库

    3. 我希望实现一个轻量级的,足以封装异步消息的类,而不用像boost::function那样做得面面俱到(话说回来boost::function确实很逆天:))

    chaos库的task service我就先讲到这,之后我们再写一篇关于task service进阶的一些使用和注意细节

    task service和async method的完整源代码大家可到

    https://github.com/lyjdamzwf/chaos/tree/master/chaos/task_service

    https://github.com/lyjdamzwf/chaos/tree/master/chaos/async_method

    下载

    我的个人博客地址:www.thinker.com

    欢迎大家交流:)

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/emperor_zark/p/chaos_task_service.html
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