25muduo_net库源码分析(一)

1.TCP网络编程本质

TCP网络编程最本质是的处理三个半事件
(1)连接建立:服务器accept(被动)接受连接,客户端connect(主动)发起连接
(2)连接断开:主动断开(close、shutdown),被动断开(read返回0)
(3)消息到达:文件描述符可读
(4)消息发送完毕:这算半个。对于低流量的服务,可不必关心这个事件;这里的发送完毕是指数据写入操作系统缓冲区,将由TCP协议栈负责数据的发送与重传,不代表对方已经接收到数据。


2.什么都不做的EventLoop

(1)one loop   perthread意思是说每个线程最多只能有一个EventLoop对象。
(2)EventLoop对象构造的时候,会检查当前线程是否已经创建了其他EventLoop对象,如果已创建,终止程序(LOG_FATAL)
(3)EventLoop构造函数会记住本对象所属线程(threadId_)。
(4)创建了EventLoop对象的线程称为IO线程,其功能是运行事件循环(EventLoop::loop)

3.EchoServer类图



4.代码

POD类型,__thread t_loopInThisThreadl,每个线程都有一个。
EventLoop.h
// Copyright 2010, Shuo Chen.  All rights reserved.
// http://code.google.com/p/muduo/
//
// Use of this source code is governed by a BSD-style license
// that can be found in the License file.

// Author: Shuo Chen (chenshuo at chenshuo dot com)
//
// This is a public header file, it must only include public header files.

#ifndef MUDUO_NET_EVENTLOOP_H
#define MUDUO_NET_EVENTLOOP_H

#include <boost/noncopyable.hpp>

#include <muduo/base/CurrentThread.h>
#include <muduo/base/Thread.h>

namespace muduo
{
namespace net
{

///
/// Reactor, at most one per thread.
///
/// This is an interface class, so don't expose too much details.
class EventLoop : boost::noncopyable
{
 public:
  EventLoop();
  ~EventLoop();  // force out-line dtor, for scoped_ptr members.

  ///
  /// Loops forever.
  ///
  /// Must be called in the same thread as creation of the object.
  ///
  void loop();

  void assertInLoopThread()
  {
    if (!isInLoopThread())
    {
      abortNotInLoopThread();
    }
  }
  bool isInLoopThread() const { return threadId_ == CurrentThread::tid(); }

  static EventLoop* getEventLoopOfCurrentThread();

 private:
  void abortNotInLoopThread();
  
  bool looping_; /* atomic */
  const pid_t threadId_;		// 当前对象所属线程ID
};

}
}
#endif  // MUDUO_NET_EVENTLOOP_H

EventLoop.c
// Copyright 2010, Shuo Chen.  All rights reserved.
// http://code.google.com/p/muduo/
//
// Use of this source code is governed by a BSD-style license
// that can be found in the License file.

// Author: Shuo Chen (chenshuo at chenshuo dot com)

#include <muduo/net/EventLoop.h>

#include <muduo/base/Logging.h>

#include <poll.h>

using namespace muduo;
using namespace muduo::net;

namespace
{
// 当前线程EventLoop对象指针
// 线程局部存储
__thread EventLoop* t_loopInThisThread = 0;
}

EventLoop* EventLoop::getEventLoopOfCurrentThread()
{
  return t_loopInThisThread;
}

EventLoop::EventLoop()
  : looping_(false),
    threadId_(CurrentThread::tid())
{
  LOG_TRACE << "EventLoop created " << this << " in thread " << threadId_;
  // 如果当前线程已经创建了EventLoop对象,终止(LOG_FATAL)
  if (t_loopInThisThread)
  {
    LOG_FATAL << "Another EventLoop " << t_loopInThisThread
              << " exists in this thread " << threadId_;
  }
  else
  {
    t_loopInThisThread = this;
  }
}

EventLoop::~EventLoop()
{
  t_loopInThisThread = NULL;
}

// 事件循环,该函数不能跨线程调用
// 只能在创建该对象的线程中调用
void EventLoop::loop()
{
  assert(!looping_);
  // 断言当前处于创建该对象的线程中
  assertInLoopThread();
  looping_ = true;
  LOG_TRACE << "EventLoop " << this << " start looping";

  ::poll(NULL, 0, 5*1000);

  LOG_TRACE << "EventLoop " << this << " stop looping";
  looping_ = false;
}

void EventLoop::abortNotInLoopThread()
{
  LOG_FATAL << "EventLoop::abortNotInLoopThread - EventLoop " << this
            << " was created in threadId_ = " << threadId_
            << ", current thread id = " <<  CurrentThread::tid();
}



Reactor_test01.cc
#include <muduo/net/EventLoop.h>

#include <stdio.h>

using namespace muduo;
using namespace muduo::net;

void threadFunc()
{
	printf("threadFunc(): pid = %d, tid = %d\n",
		getpid(), CurrentThread::tid());

	EventLoop loop;
	loop.loop();
}

int main(void)
{
	printf("main(): pid = %d, tid = %d\n",
		getpid(), CurrentThread::tid());

	EventLoop loop;

	Thread t(threadFunc);
	t.start();

	loop.loop();
	t.join();
	return 0;
}

运行结果


Reactor_02.cc
这个是一个错误的例子,t线程没有自己的EventLoop对象

#include <muduo/net/EventLoop.h>

#include <stdio.h>

using namespace muduo;
using namespace muduo::net;

EventLoop* g_loop;

void threadFunc()
{
	g_loop->loop();
}

int main(void)
{
	EventLoop loop;
	g_loop = &loop;
	Thread t(threadFunc);
	t.start();
	t.join();
	return 0;
}


运行结果


### muduo网络源码解读与分析 muduo网络是由陈硕(Chen Shuo)开发的个高性能的C++网络,主要用于构建跨平台的网络服务应用。它基于Linux平台,充分利用了现代C++特性以及高效的系统调用机制(如`epoll`),提供了线程池、事件循环、TCP连接管理等功能。以下是关于muduo网络源码的解读和分析: #### 1. 设计理念 muduo的设计目标是提供个简单、高效且易于扩展的网络编程框架。它的设计遵循了现代C++的最佳实践,例如RAII(Resource Acquisition Is Initialization)[^1],避免了资源泄漏问题,并通过智能指针管理对象生命周期。此外,muduo还强调了代码的可读性和可维护性。 #### 2. 核心组件 muduo的核心组件包括以下几个部分: - **EventLoop**:事件循环模块,负责监听和分发事件。 - **Channel**:封装了文件描述符(file descriptor)及其相关的事件。 - **Poller**:具体实现事件轮询功能,基于`epoll`或其他类似的机制。 - **TcpConnection**:表示个TCP连接,包含读写缓冲区、状态机等。 - **TcpServer**:用于创建和管理多个TCP连接。 - **Buffer**:高效的数据缓冲区,支持零拷贝操作。 #### 3. 源码结构 muduo的源码结构清晰,按照功能模块进行了划分。以下是些主要目录及其作用: - `base/`:包含通用的基础工具类,如`Logging`、`Thread`、`Timestamp`等。 - `net/`:核心网络的实现,包括`EventLoop`、`TcpServer`、`TcpConnection`等。 - `examples/`:些示例程序,展示了如何使用muduo构建实际应用。 - `tests/`:单元测试代码,验证的功能是否正确。 #### 4. 关键技术点 - **Reactor模式**:muduo采用了经典的Reactor模式来处理I/O事件,使得单线程可以高效地管理大量连接[^3]。 - **非阻塞I/O**:通过`epoll`实现高效的非阻塞I/O操作,避免了传统阻塞模型的性能瓶颈。 - **智能指针**:广泛使用`std::shared_ptr`和`std::unique_ptr`来管理动态分配的对象,确保资源的安全释放。 - **线程安全**:在多线程环境下,muduo通过锁机制或无锁队列保证数据的致性。 #### 5. 学习资源 对于希望深入理解muduo网络的开发者,以下资源可能会有所帮助: - **官方文档**:虽然muduo没有详细的官方文档,但其源码本身非常清晰,适合阅读和学习。 - **书籍推荐**:W. Richard Stevens的《UNIX网络编程》系列是学习网络编程的经典教材,可以帮助理解muduo的设计思想[^2]。 - **社区讨论**:GitHub上有很多关于muduo的讨论和案例分析,可以作为参考。 - **博客文章**:些开发者撰写了关于muduo源码的详细解读文章,可以通过搜索引擎查找。 ```python # 示例代码:简单的TcpServer使用 from muduo.net import TcpServer, InetAddress, EventLoop def on_connection(conn): if conn.is_connected(): print("New connection") else: print("Connection closed") def on_message(conn, buf, timestamp): print(f"Received: {buf}") loop = EventLoop() server = TcpServer(loop, InetAddress(9981), "TestServer") server.set_connection_callback(on_connection) server.set_message_callback(on_message) server.start() loop.loop() ```
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