如何开发高效服务(C++ )

目录

1. 并发和并行编程模型

1.1 Reactor 模式

1.2 Proactor 模式

2. 设计模式

2.1 单例模式（Singleton）

2.2 工厂模式（Factory）

2.3 观察者模式（Observer）

2.4 策略模式（Strategy）

3. 多线程编程模型

3.1 线程池（Thread Pool）

3.2 任务队列（Task Queue）

4. 网络通信模式

4.1 多路复用（Multiplexing）

总结

实现一个简单的服务器

项目结构

代码实现

1. 线程池类 (ThreadPool)

2. 客户端处理类 (ClientHandler)

3. 服务器类 (Server)

4. 主程序入口 (main.cpp)

说明

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在 C++ 开发高效服务器时，常用的开发模式和设计模式能够帮助你构建高效、可扩展和可维护的服务器。以下是一些常见的模式和设计模式：

1. 并发和并行编程模型

1.1 Reactor 模式

Reactor 模式是一种事件驱动设计模式，广泛用于高性能服务器编程。它使用事件分离机制和事件处理器来管理多路 I/O 事件。典型实现包括使用 select、poll 或 epoll 等系统调用。

核心组件：

• Event Demultiplexer：如 select 或 epoll，用于等待事件。
• Event Handler：处理特定事件的回调函数。
• Synchronous Event De-multiplexer：同步事件分离器，负责监听 I/O 事件。

1.2 Proactor 模式

Proactor 模式是另一种事件驱动设计模式，区别于 Reactor 模式的是它使用异步 I/O 操作。I/O 操作在后台完成，完成后通知应用程序。

核心组件：

• Asynchronous Operation Processor：执行异步 I/O 操作。
• Completion Handler：异步操作完成后的回调函数。

2. 设计模式

2.1 单例模式（Singleton）

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。服务器中的配置管理器或日志管理器通常使用单例模式。

class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance;
        return instance;
    }

private:
    Singleton() {}
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
};

2.2 工厂模式（Factory）

工厂模式用于创建对象，而不必指定具体类。它使得代码更加灵活和可扩展。服务器中常用于创建各种处理器或服务。

class AbstractProduct {
public:
    virtual void doSomething() = 0;
    virtual ~AbstractProduct() {}
};

class ConcreteProductA : public AbstractProduct {
public:
    void doSomething() override {
        // Implementation for ConcreteProductA
    }
};

class ConcreteProductB : public AbstractProduct {
public:
    void doSomething() override {
        // Implementation for ConcreteProductB
    }
};

class Factory {
public:
    static std::unique_ptr<AbstractProduct> createProduct(char type) {
        if (type == 'A') return std::make_unique<ConcreteProductA>();
        if (type == 'B') return std::make_unique<ConcreteProductB>();
        return nullptr;
    }
};

2.3 观察者模式（Observer）

观察者模式定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。常用于事件系统和通知机制。

class Observer {
public:
    virtual void update() = 0;
};

class Subject {
    std::vector<std::shared_ptr<Observer>> observers;

public:
    void attach(const std::shared_ptr<Observer>& observer) {
        observers.push_back(observer);
    }

    void notify() {
        for (const auto& observer : observers) {
            observer->update();
        }
    }
};

2.4 策略模式（Strategy）

策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互换。服务器中常用于动态选择处理算法或策略。

class Strategy {
public:
    virtual void execute() = 0;
};

class ConcreteStrategyA : public Strategy {
public:
    void execute() override {
        // Implementation of strategy A
    }
};

class ConcreteStrategyB : public Strategy {
public:
    void execute() override {
        // Implementation of strategy B
    }
};

class Context {
    std::unique_ptr<Strategy> strategy;

public:
    void setStrategy(std::unique_ptr<Strategy> newStrategy) {
        strategy = std::move(newStrategy);
    }

    void execute