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ASIO—下一代C++标准可能接纳的网络库(1)简单的应用


ASIO—下一代C++标准可能接纳的网络库(1)简单的应用

write by 九天雁翎(JTianLing) -- www.jtianling.com

讨论新闻组及文件

一、   综述

       第一次看boost::asio的文档,觉得非常详细,可是因为boost库的惯例,与其他boost库结合的比较紧密,而个人除了对一些很基础的boost,比如智能指针,还有正则表达式boost::regex有所了解外,以前对boost库还是没有太多的了解的,为了很好的学习和了解boost::asio,我做了很多前期工作,到今天,总算可以正式的开始boost::asio的学习了,另外,今天,从使用开始,对asio的学习作为前段时间网络编程方面学习的一种延续,不是像其他boost库一样,仅仅会使用即可,我要的是深入其原理及精髓。。。。(其实已经知道boost::asiowindows下使用的是完成端口,在Linux下使用的是EPoll

基本上,asio的文档很详尽也是有道理的(从Overview,TutorialExamplesReference一共870页),作为一个封装良好的网络(接口?)库,虽然对普通的网络接口进行了很详尽的封装,但是因为网络程序本身的复杂性,asio在使用方式上的复杂度还是比较大,这在B.S.的语言中是,绝对复杂的事情需要相对复杂的工具来解决。

 

二、   Tutorial

首先,从使用上对ASIO库进行一定的了解,因为文档如此的详尽,Tutorial解释如此的精细,我就不再干C-C,C-V的工作了,也就为E文不太好的兄弟们稍微解释一下各个例子,大家可以对照boost::asio的文档来看。

1.      Timer.1 - Using a timer synchronously(使用同步定时器)

就连asio的使用也是从”Hello world”开始,可见K&R影响之深远。此例解释了展示了asio库的基本使用,包括包含boost/asio.hpp头文件,使用asio需要有boost::asio::io_service对象。还有asio::deadline_timer的使用(在此例中的使用和sleep区别不大)

 

2. Timer.2 - Using a timer asynchronously(使用异步定时器)

异步定时就是你写好函数等其调用的方式了,这里比同步多的复杂性在于你的函数/callable对象(称为handler)的编写,其他基本一样,不同的在于asio::deadline_timer的成员函数调用从wait换成了async_wait

 

3.      Timer.3 - Binding arguments to a handler(绑定参数到handler

已经是有点意思了的程序了,程序的复杂性上来了,在异步调用中继续异步调用,形成类似嵌套的结构,用expires_at来定位超时,用boost::bind来绑定参数。bind也算是比较有意思的boost库之一,也是几乎已经拍板进入下一代C++标准的东西了,值得大家去看看其文档:)

 

4.      Timer.4 - Using a member function as a handler

基本上也就是例3的一个类的翻版,展示的其实也就是boost::bind对于类成员函数的绑定功能,比起例三并没有太多新意(假如你熟悉boost::bind库的话,呵呵,还好我扎实过boost基本功),并且因为无端的使用了类结构,增加了很多程序的复杂性,当然,对于在一个类中组织类似的程序还是有一定的指导意义。

 

5.      Timer.5 - Synchronising handlers in multithreaded programs

加入了多线程的实现,展示了boost::asio::strand类在多线程程序中同步回调handler的用法。

这里我看到几个关键点,首先,asio保证,所有的回调函数只在调用了io_service::run()函数的线程中才可能被调用。其次,假如需要多个线程同时能调用回调函数(其实这里都不算太准,因为callable的东西都行,这里用callback object也许更好),可以再多个线程中调用io_service::run(),这样,可以形成一种类似线程池的效果。

这里展示的同步方式是将多个callback object用一个strand包装起来实现的。其实,用其他的线程同步方式明显也是可行的。

没有展示太多asio的新东西(假如你熟悉boost::thread的话,关于boost::thread可以参考《boost::thread库,奇怪的文档没有Tutorial的库,但是却仍然相当强大,呵呵,关于boost的学习不是白学的:),懂的了一些相关库,看asio的例子起码是没有难度的。。。。。想当年我第一次看的时候那个一头雾水啊。。。。。

其实按文档中的例子还可能让初学者有点不清楚,

将原文中的两句改为(不会还要问我是哪两句吧?-_-!以下是在Windows中的例子)

           std::cout <<"ThreadID:" <<GetCurrentThreadId() <<" Timer 1: " << count_ << "/n";

           std::cout <<"ThreadID:" <<GetCurrentThreadId() <<" Timer 2: " << count_ << "/n";

这样的形式,那么就能很显著的看到多个线程了。

boost::thread t(boost::bind(&boost::asio::io_service::run, &io));

这样的形式其实是利用boost::thread库创建了一个新的线程,创建新线程的回调又是利用了boost::bind库绑定类成员函数的用法,传递&io作为成员函数的第一参数this,调用io_service::run(),紧接着主线程又调用了io.run(),这样就形成了同时两个线程的情况。

 

6.      MyExample1Synchronising handlers in multithreaded programs in normal way

这里展示不用boost::asio::strand而是利用常规线程同步的手段来完成线程的同步。

 

#include <iostream>

#include <boost/asio.hpp>

#include <boost/thread.hpp>

#include <boost/thread/mutex.hpp>

#include <boost/bind.hpp>

#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>

class printer

{

public:

    printer(boost::asio::io_service& io):

       timer1_(io, boost::posix_time::seconds(1)),

       timer2_(io, boost::posix_time::seconds(1)),

       count_(0)

    {

       timer1_.async_wait(boost::bind(&printer::print1, this));

       timer2_.async_wait(boost::bind(&printer::print2, this));

    }

    ~printer()

    {

       std::cout << "Final count is " << count_ << "/n";

    }

    void print1()

    {

       mutex_.lock();

       if (count_ < 10)

       {

           std::cout <<"ThreadID:" <<GetCurrentThreadId() <<" Timer 1: " << count_ << "/n";

           ++count_;

           timer1_.expires_at(timer1_.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1));

           timer1_.async_wait(boost::bind(&printer::print1, this));

       }

       mutex_.unlock();

    }

    void print2()

    {

       mutex_.lock();

       if (count_ < 10)

       {

           std::cout <<"ThreadID:" <<GetCurrentThreadId() <<" Timer 2: " << count_ << "/n";

           ++count_;

           timer2_.expires_at(timer2_.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1));

           timer2_.async_wait(boost::bind(&printer::print2, this));

       }

       mutex_.unlock();

    }

private:

    boost::asio::deadline_timer timer1_;

    boost::asio::deadline_timer timer2_;

    int count_;

    boost::mutex mutex_;

};

int main()

{

    boost::asio::io_service io;

    printer p(io);

    boost::thread t(boost::bind(&boost::asio::io_service::run, &io));

    io.run();

    t.join();

    return 0;

}

 

这样的效果和原boost::asio的例5是差不多的,boost::asio除了支持原生的线程同步方式外还加入了新的asio::strand是有意义的,因为这两种方式还是有区别的。

1.     mutex的方式阻塞的位置是已经进入printe函数以后,而strand是阻塞在函数调用之前的。

2.     相对来说,当大量的同样回调函数需要同步时,asio::strand的使用更为简单一些。

3.     mutex的方式明显能够更加灵活,因为不仅可以让线程阻塞在函数的开始,也可以阻塞在中间,结尾。

4.     对于同步的对象来说,asio::strand就是对其支持的回调对象,mutex是对本身线程的一种同步。

 

基本上,两者是相辅相成的,各有用处,但是实际上,假如从通用性出发,从额外学习知识触发,个人感觉strand似乎是可有可无的,不知道有没有必须使用strand的情况。。。。

 

到此,asio文档中tutorial中的timer系列例子是结束了。其实这里展示的以asio基本原理为主,甚至都还没有接触到任何与网络相关的东西,但是,这些却是进一步学习的基础。。。。。。

 

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分类:  网络技术 
标签:  ASIO  Boost  C++ 

Posted By 九天雁翎 at 九天雁翎的博客 on 2009年06月07日

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