• libuv源码分析(2)


    这一篇来分析libuv的四个特殊的持续请求(uv_handle_t族),uv_idle_t,uv_check_t,uv_prepare_t,uv_async_t。它们直接以强类型保存在uv_loop_t中,而不像其它的持续请求保存在handle_queue中,也是最简单的持续请求。

    在实现中,libuv利用C的内存布局模拟了面向对象的继承关系,uv_handle_t是基类,其所有子类都必须以其为结构体中的第一个字段。先来看看基类的定义吧,在include/uv.h的402行:

     1 #define UV_HANDLE_FIELDS                                                      \
     2   /* public */                                                                \
     3   void* data;                                                                 \
     4   /* read-only */                                                             \
     5   uv_loop_t* loop;                                                            \
     6   uv_handle_type type;                                                        \
     7   /* private */                                                               \
     8   uv_close_cb close_cb;                                                       \
     9   void* handle_queue[2];                                                      \
    10   union {                                                                     \
    11     int fd;                                                                   \
    12     void* reserved[4];                                                        \
    13   } u;                                                                        \
    14   UV_HANDLE_PRIVATE_FIELDS                                                    
    1 #define UV_HANDLE_PRIVATE_FIELDS                                              \
    2   uv_handle_t* endgame_next;                                                  \
    3   unsigned int flags;

    data:用户数据

    loop:所属的事件循环

    type:类型标识,通过内存布局和这个标识,简明的实现了继承,并不比C++语言级别的继承差,甚至更为灵活。

    close_cb:关闭时的回调,对于某些子类有效。

    handle_queue:是为了存储在uv_loop_t.handle_queue所需的链表节点。

    flags:一些状态标记,后续会讲到。

    endgame_next:持续请求关闭链表所需的节点信息,持续请求在关闭时并不是立即执行关闭收尾工作的,而是将其加入到uv_loop_t.endgame_handle链表里的.

    好了,现在可以直奔主题了。


    uv_idle_t,uv_check_t,uv_prepare_t

    这三个持续请求都是一样的作用,在每次事件循环时触发一次事件,只是优先级不同,有何不同,看uv_run函数里的while那一块就知道了,在src/core.c的387-418行:

     1 while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
     2     uv_update_time(loop);
     3     uv_process_timers(loop);
     4 
     5     ran_pending = uv_process_reqs(loop);
     6     uv_idle_invoke(loop);
     7     uv_prepare_invoke(loop);
     8 
     9     timeout = 0;
    10     if ((mode == UV_RUN_ONCE && !ran_pending) || mode == UV_RUN_DEFAULT)
    11       timeout = uv_backend_timeout(loop);
    12 
    13     (*poll)(loop, timeout);
    14     uv_check_invoke(loop);
    15     uv_process_endgames(loop);
    16 
    17     if (mode == UV_RUN_ONCE) {
    18       /* UV_RUN_ONCE implies forward progress: at least one callback must have
    19        * been invoked when it returns. uv__io_poll() can return without doing
    20        * I/O (meaning: no callbacks) when its timeout expires - which means we
    21        * have pending timers that satisfy the forward progress constraint.
    22        *
    23        * UV_RUN_NOWAIT makes no guarantees about progress so it's omitted from
    24        * the check.
    25        */
    26       uv_process_timers(loop);
    27     }
    28 
    29     r = uv__loop_alive(loop);
    30     if (mode == UV_RUN_ONCE || mode == UV_RUN_NOWAIT)
    31       break;
    32   }

    uv_idle_invoke()是处理idle的,uv_check_invoke是处理check的,uv_prepare_invoke是处理prepare的,因此可以得出:

    • idle在poll前触发事件(poll是io处理,以后会说)
    • prepare在idle后触发事件
    • check在poll后触发事件

    这三类持续请求的实现在src/loop-watcher.c中,用了宏模拟了模板,其实现都是一样的,这里就只谈uv_idle_t了。

    先看uv_idle_t的定义,在include/uv.h的750行:

    struct uv_idle_s {
      UV_HANDLE_FIELDS
      UV_IDLE_PRIVATE_FIELDS
    };

    HV_IDLE_PRIVATE_FIELDS在uv.h的551行:

    1 #define UV_IDLE_PRIVATE_FIELDS                                                \
    2   uv_idle_t* idle_prev;                                                       \
    3   uv_idle_t* idle_next;                                                       \
    4   uv_idle_cb idle_cb

    先是基类的字段,然后是自己的字段,东西很少,只有一个回调,两个链表指针域,到这里可以知道,其是用链表存储的,头结点在uv_loop_t.idle_handle。check和prepare也是一样的结构。

    先来回忆一下uv_idle_t怎么用,然后从用的流程探究其实现细节,是这样用的:

      uv_idle_t idle;

      uv_idle_init(uv_default_loop(),&idle);

      uv_idle_start(&idle);  //关闭可以用uv_idle_stop()

      uv_run(uv_default_loop(),UV_RUN_DEFAULT);

    libuv有个特色,所有的对象是init的,而不是create的,也就是内存都有外部申请,然后传给库做初始化,这样库本身就不管理内存了,从而使其更加通用。

    init,start,stop三个函数定义在loop-watcher.c中,用宏定义的,来看看C的模板吧:

     1 #define UV_LOOP_WATCHER_DEFINE(name, NAME)                                    \
     2   int uv_##name##_init(uv_loop_t* loop, uv_##name##_t* handle) {              \
     3     uv__handle_init(loop, (uv_handle_t*) handle, UV_##NAME);                  \
     4                                                                               \
     5     return 0;                                                                 \
     6   }                                                                           \
     7                                                                               \
     8                                                                               \
     9   int uv_##name##_start(uv_##name##_t* handle, uv_##name##_cb cb) {           \
    10     uv_loop_t* loop = handle->loop;                                           \
    11     uv_##name##_t* old_head;                                                  \
    12                                                                               \
    13     assert(handle->type == UV_##NAME);                                        \
    14                                                                               \
    15     if (uv__is_active(handle))                                                \
    16       return 0;                                                               \
    17                                                                               \
    18     if (cb == NULL)                                                           \
    19       return UV_EINVAL;                                                       \
    20                                                                               \
    21     old_head = loop->name##_handles;                                          \
    22                                                                               \
    23     handle->name##_next = old_head;                                           \
    24     handle->name##_prev = NULL;                                               \
    25                                                                               \
    26     if (old_head) {                                                           \
    27       old_head->name##_prev = handle;                                         \
    28     }                                                                         \
    29                                                                               \
    30     loop->name##_handles = handle;                                            \
    31                                                                               \
    32     handle->name##_cb = cb;                                                   \
    33     uv__handle_start(handle);                                                 \
    34                                                                               \
    35     return 0;                                                                 \
    36   }                                                                           \
    37                                                                               \
    38                                                                               \
    39   int uv_##name##_stop(uv_##name##_t* handle) {                               \
    40     uv_loop_t* loop = handle->loop;                                           \
    41                                                                               \
    42     assert(handle->type == UV_##NAME);                                        \
    43                                                                               \
    44     if (!uv__is_active(handle))                                               \
    45       return 0;                                                               \
    46                                                                               \
    47     /* Update loop head if needed */                                          \
    48     if (loop->name##_handles == handle) {                                     \
    49       loop->name##_handles = handle->name##_next;                             \
    50     }                                                                         \
    51                                                                               \
    52     /* Update the iterator-next pointer of needed */                          \
    53     if (loop->next_##name##_handle == handle) {                               \
    54       loop->next_##name##_handle = handle->name##_next;                       \
    55     }                                                                         \
    56                                                                               \
    57     if (handle->name##_prev) {                                                \
    58       handle->name##_prev->name##_next = handle->name##_next;                 \
    59     }                                                                         \
    60     if (handle->name##_next) {                                                \
    61       handle->name##_next->name##_prev = handle->name##_prev;                 \
    62     }                                                                         \
    63                                                                               \
    64     uv__handle_stop(handle);                                                  \
    65                                                                               \
    66     return 0;                                                                 \
    67   }                                                                           \
    68                                                                               \
    69                                                                               \
    70   void uv_##name##_invoke(uv_loop_t* loop) {                                  \
    71     uv_##name##_t* handle;                                                    \
    72                                                                               \
    73     (loop)->next_##name##_handle = (loop)->name##_handles;                    \
    74                                                                               \
    75     while ((loop)->next_##name##_handle != NULL) {                            \
    76       handle = (loop)->next_##name##_handle;                                  \
    77       (loop)->next_##name##_handle = handle->name##_next;                     \
    78                                                                               \
    79       handle->name##_cb(handle);                                              \
    80     }                                                                         \
    81   }
    82 
    83 UV_LOOP_WATCHER_DEFINE(prepare, PREPARE)
    84 UV_LOOP_WATCHER_DEFINE(check, CHECK)
    85 UV_LOOP_WATCHER_DEFINE(idle, IDLE)

    这种模板虽不自动化,但是不是更明显的表达了意图,若把uv_##name##_t换做T,就更像了。

    先来看uv_idle_init,这个函数很简单,仅调用了uv_handle_init,可以看做调用父类的构造函数,与C++的子类构造时自动调用父类的构造函数是一致的,很简单的一个理念,谁的成员谁来管。调这个函数,传入loop,自己的指针与一个UV_IDLE的东西,看看这个函数吧,它是宏,在src/uv-common.h的208行:

    #define uv__handle_init(loop_, h, type_)                                      \
      do {                                                                        \
        (h)->loop = (loop_);                                                      \
        (h)->type = (type_);                                                      \
        (h)->flags = UV__HANDLE_REF;  /* Ref the loop when active. */             \
        QUEUE_INSERT_TAIL(&(loop_)->handle_queue, &(h)->handle_queue);            \
        uv__handle_platform_init(h);                                              \
      }                                                                           \
      while (0)

    下面用base来表示uv_handle_t。UV_IDLE就是子类的标识,设置在base.type中,用来做父 is 子的判断,然后将对象加入uv_loop_t.handle_queue队列,UV_HANDLE_REF表示是否初始化过了。到这里,内存布局+type标识的手法模拟继承,已经十分完善灵活了。好了,uv_idle_init仅仅初始化了父类。这里其实是不严谨安全的,因为其他字段都没管,都是野值,应该要memset一下。

    再来看uv_idle_start(),它做了两件事:

    1. 用头插法将自己加入uv_loopt_t.idle_handle
    2. 调用uv__handle_start()设置了一些标志,在base.flags里又加上了UV_HANDLE_ACTIVE,同时增加了uv_loop_t.active_handle计数.

    ps:

         13行就用了base.type做了is的判断.

    到这里,我们见了base.flags的两个标识:UV_HANDLE_REF和UV_HANDLE_ACTIVE.前者大概表示是否初始化了基类,后者大概表示是否初始化了子类.

    那uv_idle_t的事件是如何在事件循环里触发的呢?上面不是说了uv_run里调了uv_idle_invok函数么,就在这里触发的,这个函数也定义在上面的模板里,它的功能很简单,遍历uv_loop_t.idle_handle链表,调用每个节点的回调(在uv_idle_start()里设置的)。

    最后再来看看uv_idle_stop(),它也很简单,将自己从链表里删掉,在调用uv__handle_stop重置了base.flags,递减了uv_loop_t.active_handle计数。在这里并没有删除uv_loop_t.handle_queue里的保存,当初看到这里的时候我还以为是泄露bug,还特意向libuv的邮件列表发了bug,然后官方回复我,这个保存是在uv_close里删除的。

    那么就来看看uv_close吧,这是持续请求的退出流程,在src/handle.c的67行:

    void uv_close(uv_handle_t* handle, uv_close_cb cb) {
      uv_loop_t* loop = handle->loop;
    
      if (handle->flags & UV__HANDLE_CLOSING) {
        assert(0);
        return;
      }
    
      handle->close_cb = cb;
    
      /* Handle-specific close actions */
      switch (handle->type) {
        case UV_TCP:
          uv_tcp_close(loop, (uv_tcp_t*)handle);
          return;
    
        case UV_NAMED_PIPE:
          uv_pipe_close(loop, (uv_pipe_t*) handle);
          return;
    
        case UV_TTY:
          uv_tty_close((uv_tty_t*) handle);
          return;
    
        case UV_UDP:
          uv_udp_close(loop, (uv_udp_t*) handle);
          return;
    
        case UV_POLL:
          uv_poll_close(loop, (uv_poll_t*) handle);
          return;
    
        case UV_TIMER:
          uv_timer_stop((uv_timer_t*)handle);
          uv__handle_closing(handle);
          uv_want_endgame(loop, handle);
          return;
    
        case UV_PREPARE:
          uv_prepare_stop((uv_prepare_t*)handle);
          uv__handle_closing(handle);
          uv_want_endgame(loop, handle);
          return;
    
        case UV_CHECK:
          uv_check_stop((uv_check_t*)handle);
          uv__handle_closing(handle);
          uv_want_endgame(loop, handle);
          return;
    
        case UV_IDLE:
          uv_idle_stop((uv_idle_t*)handle);
          uv__handle_closing(handle);
          uv_want_endgame(loop, handle);
          return;
    
        case UV_ASYNC:
          uv_async_close(loop, (uv_async_t*) handle);
          return;
    
        case UV_SIGNAL:
          uv_signal_close(loop, (uv_signal_t*) handle);
          return;
    
        case UV_PROCESS:
          uv_process_close(loop, (uv_process_t*) handle);
          return;
    
        case UV_FS_EVENT:
          uv_fs_event_close(loop, (uv_fs_event_t*) handle);
          return;
    
        case UV_FS_POLL:
          uv__fs_poll_close((uv_fs_poll_t*) handle);
          uv__handle_closing(handle);
          uv_want_endgame(loop, handle);
          return;
    
        default:
          /* Not supported */
          abort();
      }
    }

    利用base.type做判断,调用了不同的close函数,我们只需要看case UV_IDLE块即可,这块里调用了uv_idle_stop,因此也可以直接调用uv_close而不调stop,stop里利用了base.flags做了重复保护的。来看uv__handle__closing干了什么,在src/handle-inl.c的63行:

     1 #define uv__handle_closing(handle)                                      \
     2   do {                                                                  \
     3     assert(!((handle)->flags & UV__HANDLE_CLOSING));                    \
     4                                                                         \
     5     if (!(((handle)->flags & UV__HANDLE_ACTIVE) &&                      \
     6           ((handle)->flags & UV__HANDLE_REF)))                          \
     7       uv__active_handle_add((uv_handle_t*) (handle));                   \
     8                                                                         \
     9     (handle)->flags |= UV__HANDLE_CLOSING;                              \
    10     (handle)->flags &= ~UV__HANDLE_ACTIVE;                              \
    11   } while (0)

    主要是设置base.flags为UV_HANDLE_CLOSING,第7行又把uv_loop_t.active_handle递增了,uv__handle_stop里做了递减,是一个冗余吧。

    看最后的uv_want_endgame(),在src/handle-inl.c的88行:

    1 INLINE static void uv_want_endgame(uv_loop_t* loop, uv_handle_t* handle) {
    2   if (!(handle->flags & UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED)) {
    3     handle->flags |= UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED;
    4 
    5     handle->endgame_next = loop->endgame_handles;
    6     loop->endgame_handles = handle;
    7   }

    很简单,在base.flags里设置了UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED,然后将自己加入了uv_loop_t.endgame_handle链表。

    在来看持续请求生命周期的最后一步,在uv_run()中的uv_process_endgame()里,在handle-inl.c的98行:

     1 INLINE static void uv_process_endgames(uv_loop_t* loop) {
     2   uv_handle_t* handle;
     3 
     4   while (loop->endgame_handles) {
     5     handle = loop->endgame_handles;
     6     loop->endgame_handles = handle->endgame_next;
     7 
     8     handle->flags &= ~UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED;
     9 
    10     switch (handle->type) {
    11       case UV_TCP:
    12         uv_tcp_endgame(loop, (uv_tcp_t*) handle);
    13         break;
    14 
    15       case UV_NAMED_PIPE:
    16         uv_pipe_endgame(loop, (uv_pipe_t*) handle);
    17         break;
    18 
    19       case UV_TTY:
    20         uv_tty_endgame(loop, (uv_tty_t*) handle);
    21         break;
    22 
    23       case UV_UDP:
    24         uv_udp_endgame(loop, (uv_udp_t*) handle);
    25         break;
    26 
    27       case UV_POLL:
    28         uv_poll_endgame(loop, (uv_poll_t*) handle);
    29         break;
    30 
    31       case UV_TIMER:
    32         uv_timer_endgame(loop, (uv_timer_t*) handle);
    33         break;
    34 
    35       case UV_PREPARE:
    36       case UV_CHECK:
    37       case UV_IDLE:
    38         uv_loop_watcher_endgame(loop, handle);
    39         break;
    40 
    41       case UV_ASYNC:
    42         uv_async_endgame(loop, (uv_async_t*) handle);
    43         break;
    44 
    45       case UV_SIGNAL:
    46         uv_signal_endgame(loop, (uv_signal_t*) handle);
    47         break;
    48 
    49       case UV_PROCESS:
    50         uv_process_endgame(loop, (uv_process_t*) handle);
    51         break;
    52 
    53       case UV_FS_EVENT:
    54         uv_fs_event_endgame(loop, (uv_fs_event_t*) handle);
    55         break;
    56 
    57       case UV_FS_POLL:
    58         uv__fs_poll_endgame(loop, (uv_fs_poll_t*) handle);
    59         break;
    60 
    61       default:
    62         assert(0);
    63         break;
    64     }
    65   }
    66 }

    与uv_close一样,做了is判断后,调用子模块的相关函数,只需看case UV_IDLE块,里面调用了uv_loop_watcher_endgame(),这个函数调用了uv__handle_close(),这个函数在handle-ini.c的76行:

     1 #define uv__handle_close(handle)                                        \
     2   do {                                                                  \
     3     QUEUE_REMOVE(&(handle)->handle_queue);                              \
     4     uv__active_handle_rm((uv_handle_t*) (handle));                      \
     5                                                                         \
     6     (handle)->flags |= UV_HANDLE_CLOSED;                                \
     7                                                                         \
     8     if ((handle)->close_cb)                                             \
     9       (handle)->close_cb((uv_handle_t*) (handle));                      \
    10   } while (0

    很简单,在base.flags里加上UV_HANDLE_CLOSED,调用结束回调,将其从uv_loop_t.handle_queue里删除。

    好了,到这里,我们分析了一个持续请求的整个生命周期,这个周期可以是用base.flags来标记的,这里总结一下:

    UV_HANDLE_REF -> UV_HANDLE_ACTIVE ->  UV_HANDLE_CLOSING -> UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED -> UV_HANDLE_CLOSED

    正好对应了handle的几个方法:

    uv__handle_init() -> uv__handle_start() -> uv__handle_stop() - > uv__handle_closing() -> uv_want_endgame()-> uv__handle_close()

    其实uv_close和uv_want_endgame这两个方法还可以用uv_handle_t里加一个函数指针(表示虚表),子类在初始化时改写它,从而模拟一个多态来简化switch判断。


    uv_async_t


    这个持续请求用来做不同事件循环中(线程间通信)通信的,唯一一个有线程安全的函数的模块,其他子模块也使用了它,比较重要。来看看它的定义吧,在include/uv.h的760行:

    struct uv_async_s {
      UV_HANDLE_FIELDS
      UV_ASYNC_PRIVATE_FIELDS
    };

    UV_ASYNC_PRIVATE_FIELDS在src/uv-win.h的535行:

    1 #define UV_ASYNC_PRIVATE_FIELDS                                               \
    2   struct uv_req_s async_req;                                                  \
    3   uv_async_cb async_cb;                                                       \
    4   /* char to avoid alignment issues */                                        \
    5   char volatile async_sent;

    非常简单,两个基类,一个回调,async_send可以看做锁,是uv_async_send的关键。

    这个持续请求既属于uv_handle_t,又属于uv_req_t.那就先来看uv_req_t的定义吧,在include/uv.h的381行:

    1 /* Abstract base class of all requests. */
    2 struct uv_req_s {
    3   UV_REQ_FIELDS
    4 }

    UV_REQ_FIELDS在370行:

    #define UV_REQ_FIELDS                                                         \
      /* public */                                                                \
      void* data;                                                                 \
      /* read-only */                                                             \
      uv_req_type type;                                                           \
      /* private */                                                               \
      void* active_queue[2];                                                      \
      void* reserved[4];                                                          \
      UV_REQ_PRIVATE_FIELDS                                                       

    UV_REQ_PRIVATE_FIELDS在src/uv-win.h的359行:

    #define UV_REQ_PRIVATE_FIELDS                                                 \
      union {                                                                     \
        /* Used by I/O operations */                                              \
        struct {                                                                  \
          OVERLAPPED overlapped;                                                  \
          size_t queued_bytes;                                                    \
        } io;                                                                     \
      } u;                                                                        \
      struct uv_req_s* next_req

    data:用户数据域。

    type:子类标识。

    active_queue:队列指针域,为了保存在uv_loop_t.active_queue所必须的。

    io:投递iocp请求所必须的重叠结构。

    好了,一样,先回忆下它是如何用的:

      uv_async_t asy;

      uv_async_init(uv_default_loop(),&asy,on_async);

      uv_run(uv_default_loop(),UV_RUN_DEFAULT);

    然后,外部用uv_async_send()这个函数就可以触发一次事件,就好像唤醒一个线程一样。这个函数是线程安全的,同时也有一个特性:对同一个请求对象,多次调用时只保证至少触发一次,就好像windows的消息循环将同类消息合并了一样,具体细节后面分析时再说。

    先看uv_async_init干了什么,在src/async.c的40行:

     1 int uv_async_init(uv_loop_t* loop, uv_async_t* handle, uv_async_cb async_cb) {
     2   uv_req_t* req;
     3 
     4   uv__handle_init(loop, (uv_handle_t*) handle, UV_ASYNC);
     5   handle->async_sent = 0;
     6   handle->async_cb = async_cb;
     7 
     8   req = &handle->async_req;
     9   uv_req_init(loop, req);
    10   req->type = UV_WAKEUP;
    11   req->data = handle;
    12 
    13   uv__handle_start(handle);
    14 
    15   return 0;

    主要是初始化两个基类,持续请求用UV_ASYNC标识自己,进入UV_HANDLE_ACTIVE的阶段。一次性请求用UV_WAKEUP标识自己,它的一些生命周期后面再说。

    到这里,什么也看不出,看uv_async_send吧,在src/async.c的67行:

     

     1 int uv_async_send(uv_async_t* handle) {
     2   uv_loop_t* loop = handle->loop;
     3 
     4   if (handle->type != UV_ASYNC) {
     5     /* Can't set errno because that's not thread-safe. */
     6     return -1;
     7   }
     8 
     9   /* The user should make sure never to call uv_async_send to a closing */
    10   /* or closed handle. */
    11   assert(!(handle->flags & UV__HANDLE_CLOSING));
    12 
    13   if (!uv__atomic_exchange_set(&handle->async_sent)) {
    14     POST_COMPLETION_FOR_REQ(loop, &handle->async_req);
    15   }
    16 
    17   return 0;

    关键在于13-15行,从名字上看,用cas原语做了一次锁判断,持有锁的发送一个请求。直接来看看uv_atomic_exchange_set到底是啥吧,在src/atomicops-inl.h的37行:

    1 static char __declspec(inline) uv__atomic_exchange_set(char volatile* target) {
    2   return _InterlockedOr8(target, 1);

    果然是的,_InterlockedOr8是一个逻辑或原语,返回旧值。因此现在对uv_async_send可以这样理解了:它是线程安全的,发送请求会置位async_send,再async_send没有被复位之前,后续的请求都会被忽略。

    看看POST_COMPLETION_FOR_REQ干了什么,在src/req-inl.h的73行:

    1 #define POST_COMPLETION_FOR_REQ(loop, req)                              \
    2   if (!PostQueuedCompletionStatus((loop)->iocp,                         \
    3                                   0,                                    \
    4                                   0,                                    \
    5                                   &((req)->u.io.overlapped))) {         \
    6     uv_fatal_error(GetLastError(), "PostQueuedCompletionStatus");       \
    7   

    哦,用uv_req_t的重叠结构发了一个iocp请求,看来最终事件的触发应该和GetCompletionStatus有关了。这里简单的说一下iocp,可以把它理解为有两个队列的东西,一个请求队列,一个通知队列,外部可以向其投递请求,告诉它我要做某事,这些请求就放在请求队列中,操作系统是马仔,它会用另外的线程去处理请求,每处理一个就往通知队列中放一个处理结果信息。使用者只需要交待事情,得知结果。

    我们直接进屋去看看犹抱琵琶半遮面的uv_async_t,iocp结果的处理在事件循环的poll函数中,去看看吧,在uv_run函数中,src/core.c的372行:

    1   void (*poll)(uv_loop_t* loop, DWORD timeout);
    2 
    3   if (pGetQueuedCompletionStatusEx)
    4     poll = &uv_poll_ex;
    5   else
    6     poll = &uv_poll

    候选两个版本的函数,优先选扩展版的,真是注意性能呀,我们看最好的uv_poll_ex,在305行:

     1 static void uv_poll_ex(uv_loop_t* loop, DWORD timeout) {
     2   BOOL success;
     3   uv_req_t* req;
     4   OVERLAPPED_ENTRY overlappeds[128];
     5   ULONG count;
     6   ULONG i;
     7   int repeat;
     8   uint64_t timeout_time;
     9 
    10   timeout_time = loop->time + timeout;
    11 
    12   for (repeat = 0; ; repeat++) {
    13     success = pGetQueuedCompletionStatusEx(loop->iocp,
    14                                            overlappeds,
    15                                            ARRAY_SIZE(overlappeds),
    16                                            &count,
    17                                            timeout,
    18                                            FALSE);
    19 
    20     if (success) {
    21       for (i = 0; i < count; i++) {
    22         /* Package was dequeued */
    23         req = uv_overlapped_to_req(overlappeds[i].lpOverlapped);
    24         uv_insert_pending_req(loop, req);
    25       }
    26 
    27       /* Some time might have passed waiting for I/O,
    28        * so update the loop time here.
    29        */
    30       uv_update_time(loop);
    31     } else if (GetLastError() != WAIT_TIMEOUT) {
    32       /* Serious error */
    33       uv_fatal_error(GetLastError(), "GetQueuedCompletionStatusEx");
    34     } else if (timeout > 0) {
    35       /* GetQueuedCompletionStatus can occasionally return a little early.
    36        * Make sure that the desired timeout target time is reached.
    37        */
    38       uv_update_time(loop);
    39       if (timeout_time > loop->time) {
    40         timeout = (DWORD)(timeout_time - loop->time);
    41         /* The first call to GetQueuedCompletionStatus should return very
    42          * close to the target time and the second should reach it, but
    43          * this is not stated in the documentation. To make sure a busy
    44          * loop cannot happen, the timeout is increased exponentially
    45          * starting on the third round.
    46          */
    47         timeout += repeat ? (1 << (repeat - 1)) : 0;
    48         continue;
    49       }
    50     }
    51     break;
    52   }
    53 }

    很简单,一部分是利用GetQueueCompletionStatusEx收取iocp的结果信息,一部分是计时器的时间处理。GetQueueCompletionStatusEx和GetQueueCompletionStatus的区别在于,前者可以一次收取多个结果通知,后者一次只能收取一个结果通知。在这只需要看收取通知后处理的部分,其他的在分析timer时再说,看上面的21-25行即可。

    这几行代码做了两件事:将重叠结构指针转为一次性请求对象,将一次性请求对象加入uv_loop_t.pending_reqs_tail。

    uv_overlapped_to_req()不得不说,这是C语言的一个奇淫技巧,根据结构体的某个成员指针计算出结构体指针,非常有用,用于一些数据结构实现中,可以节省一个数据域指针的开销。最初见与linux内核的container_of宏,实现是这样的:

    1 #define CONTAINING_RECORD(address, type, field) ((type *)( \
    2                                                   (PCHAR)(address) - \
    3                                                   (ULONG_PTR)(&((type *)0)->field))

    因为成员地址是大于结构体首地址的,所以只需将成员地址-成员的偏移址即可得,那偏移址如何计算,用0强转为一个同类型结构,然后取对应成员地址。

    uv_loop_t.pending_req_tail是一个循环单链表,uv_req_t.next_req就是指针域。uv_insert_pending_req()用尾插法将获取的结果通知对应的请求插入这个链表中。那么事件的触发应该就在消费这个链表的地方,在那呢,在uv_run()中调用uv_process_reqs消费的,这个方法在src/req-inl.c的144行:

     1 INLINE static int uv_process_reqs(uv_loop_t* loop) {
     2   uv_req_t* req;
     3   uv_req_t* first;
     4   uv_req_t* next;
     5 
     6   if (loop->pending_reqs_tail == NULL)
     7     return 0;
     8 
     9   first = loop->pending_reqs_tail->next_req;
    10   next = first;
    11   loop->pending_reqs_tail = NULL;
    12 
    13   while (next != NULL) {
    14     req = next;
    15     next = req->next_req != first ? req->next_req : NULL;
    16 
    17     switch (req->type) {
    18       case UV_READ:
    19         DELEGATE_STREAM_REQ(loop, req, read, data);
    20         break;
    21 
    22       case UV_WRITE:
    23         DELEGATE_STREAM_REQ(loop, (uv_write_t*) req, write, handle);
    24         break;
    25 
    26       case UV_ACCEPT:
    27         DELEGATE_STREAM_REQ(loop, req, accept, data);
    28         break;
    29 
    30       case UV_CONNECT:
    31         DELEGATE_STREAM_REQ(loop, (uv_connect_t*) req, connect, handle);
    32         break;
    33 
    34       case UV_SHUTDOWN:
    35         /* Tcp shutdown requests don't come here. */
    36         assert(((uv_shutdown_t*) req)->handle->type == UV_NAMED_PIPE);
    37         uv_process_pipe_shutdown_req(
    38             loop,
    39             (uv_pipe_t*) ((uv_shutdown_t*) req)->handle,
    40             (uv_shutdown_t*) req);
    41         break;
    42 
    43       case UV_UDP_RECV:
    44         uv_process_udp_recv_req(loop, (uv_udp_t*) req->data, req);
    45         break;
    46 
    47       case UV_UDP_SEND:
    48         uv_process_udp_send_req(loop,
    49                                 ((uv_udp_send_t*) req)->handle,
    50                                 (uv_udp_send_t*) req);
    51         break;
    52 
    53       case UV_WAKEUP:
    54         uv_process_async_wakeup_req(loop, (uv_async_t*) req->data, req);
    55         break;
    56 
    57       case UV_SIGNAL_REQ:
    58         uv_process_signal_req(loop, (uv_signal_t*) req->data, req);
    59         break;
    60 
    61       case UV_POLL_REQ:
    62         uv_process_poll_req(loop, (uv_poll_t*) req->data, req);
    63         break;
    64 
    65       case UV_PROCESS_EXIT:
    66         uv_process_proc_exit(loop, (uv_process_t*) req->data);
    67         break;
    68 
    69       case UV_FS_EVENT_REQ:
    70         uv_process_fs_event_req(loop, req, (uv_fs_event_t*) req->data);
    71         break;
    72 
    73       default:
    74         assert(0);
    75     }
    76   }
    77 
    78   return 1;
    79 }

    遍历链表,根据每个一次性请求的type调用不同子系统方法,uv_async_t的type为UV_WAKEUP,所以只需要看uv_process_async_wakeup_req(),它在src/async.c的87行:

     1 void uv_process_async_wakeup_req(uv_loop_t* loop, uv_async_t* handle,
     2     uv_req_t* req) {
     3   assert(handle->type == UV_ASYNC);
     4   assert(req->type == UV_WAKEUP);
     5 
     6   handle->async_sent = 0;
     7 
     8   if (handle->flags & UV__HANDLE_CLOSING) {
     9     uv_want_endgame(loop, (uv_handle_t*)handle);
    10   } else if (handle->async_cb != NULL) {
    11     handle->async_cb(handle);
    12   }

    这里是调用回调,复位async_send。到这里,就对uv_async_t的机制了然于胸了。uv_async_send可以下个最终定义了:如果当前对象没有被占用,则占用它并触发一次事件,否则被忽略。这个方法是线程安全的。什么是占有,成功调用uv_async_send直到回调被调用这个时间段。

    最后来看看它是如何销毁的,与持续性请求一样,进入UV_HANDLE_ACTICE之后的流程(closing,然后加入endgame_handles),可以调用uv_async_close或者uv_close.

    好了,到这里,四大特殊持续请求就分析完了,也对一次性请求有了一个初步认识,知道它是先放入uv_loop_t.pending_reqs_tail链表中,然后在uv_process_reqs来处理的。


     

    未完待续,下一篇分析tcp。

     

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