Servlet Specification V2.4——SRV.5 The Response

本文介绍了如何使用ServletResponse对象管理和配置HTTP响应,包括缓冲管理、头部设置、重定向与错误处理等核心功能。

SRV.5 The Response

response对象封装了用来从server返回client的所有信息。根据HTTP协议,这些信息通过HTTP header和request的message body两者中的任意一个从server传送至client。

 

 

SRV.5.1 Buffering

        Servlet container允许为了提高效率而缓冲发送至client的output,但不是必须的。一般情况下,server默认启用buffering,但允许servlet制定buffering参数。
        以下来自ServletResponse接口的方法允许servlet存取buffering信息:

  • getBufferSize
  • setBufferSize
  • isCommitted
  • reSet
  • resetBuffer
  • flushBuffer

        这些方法由ServletResponse接口提供,用来执行buffering操作,不管servlet使用的是ServletOutputStream还是Writer。
        getBufferSize方法返回当前缓冲使用的大小。如果没有使用buffering,该方法返回0(int型)。
        Servlet可以通过setBufferSize方法设置一个首选的缓冲大小。分配的缓冲不一定要和servlet默认的大小一样,但至少要等于默认大小。这样才可以使container可以重用整套的固定大小的缓冲,提供比要求的更大的缓存,如果需要的话。setBufferSize方法必须在使用ServletOutputStream或者Writer写任何内容之前被调用。如果由任何内容已经被写入或者response对象已经被提交,这个方法就会抛出IllegalStateException。
        isCommitted方法通过返回一个boolean值来表明是否有response字节已经被返回给客户端。flushBuffer方法将缓冲中的内容强制发送给客户端。
        如果response没有被commit,reSet方法可以清除buffer中的数据。servlet在reSet方法被调用前set的headers和status codes也一定会被清除。resetBuffer方法也会清除buffer中的内容,如果response没有被提交的话,resetBuffer不会清除headers和status code。
        如果response被commit后reset方法或者resetBuffer方法被调用,IllegalStateException会被抛出。Response和与它关联的buffer将不会产生变化。
        当使用了缓冲时,container一定会立即把已经装满的缓存的内容flush到client。If this is the first data is sent to the client, the response is considered to be committed

 

 

SRV.5.2 Headers

Servlet可以通过以下的HttpServletResponse接口的方法设置HTTP response的headers:

  • setHeader
  • addHeader

        setHeader方法使用给定的name和value来set header。之前的header会被新的header替换,当header集合中出现了相同的name时,新value会替代原value。
        addHeader方法使用给定的name和value来add header。如果没有header与指定的name相关联,就创建一个新的集合。
        Headers可以以int或者Date行对象存储数据。下面的HttpServletResponse接口的便利的方法允许servlet通过正确的格式来set a header:

  • setIntHeader
  • setDateHeader
  • addIntHeader
  • addDateHeader

        为了成功地回传给client,headers必须在response被commit之前set。在response提交后被set的headers会被servlet container忽略。
        Servlet程序员有责任确保response对象中的Content-Type header被正确地设置,为了由servlet生成的内容。HTTP 1.1规范中并没有要求这个header必须被set到HTTP response中。如果servlet程序员没有set这个type,Servlet container一定也不会设置一个默认的content type。
        一般来说,containers被推荐使用X-Powered-By HTTP header来发布它的实现信息。这个字段的值应当由一个或多个implementation type组成,比如“Servlet/2.4”。还有一些可选的补充信息可以通过小括号被追加到implementation type。The container should be configurable to suppress this header.
        这里有一些header的例子:

  • X-Power-By: Servlet/2.4
  • X-Power-By: Servlet/2.4 JSP/2.0 (Tomcat/5.0 JRE/1.4.1)

 

 

SRV.5.3 Convenience Methods

以下是HttpServletResponse提供的接口:

  • sendRedirect
  • sendError

        sendRedirect方法会恰当地设置headers和content body,来redirect client到一个不同的URL,必须以相对URL路径调用此方法,然而,底层的container必须将相对路径翻译成完整的合法的URL,以便回传至client。如果传入了不完整的URL,不管什么原因,不能被转换成合法的URL的话,方法就会抛出IllegalArgumentException。
        sendError方法会恰当地设置headers和content body,以便返回给client一个错误信息。sendError方法有一个可选的String类型的参数,可以用在error的content body里面。
        如果response还没有被commit的话,这些方法会使response commit掉,并且终止response。在这些方法被调用以后,servlet不会再输出任何东西到client。如果数据数据在这些方法被调用后写入response,它们会被忽略。
如果数据已经被写入response缓冲,但没有return、到client(response没有被commit),response 缓冲里的数据一定会被清除并且被这些方法set的数据替换。如果response被commit了,这些方法会抛出IllegalStateException。

 

 

SRV.5.4 Internationalization

        servlet应该被设置locale和response字符编码。Locale使用ServletResponse.setLocale方法设置。此方法可以重复调用;但是response提交后调用无效。如果servlet没有在页面被提交前set locale,container会启用自身的默认locale以决定response的locale,但不生成任何关于与client交互的说明 ,比如Content-Language header,如果是HTTP的话。

        见图SRV.5.4-1.png

        如果元素没有出现或者没有提供一个映射,setLocale方法会使用container依赖的映射。setCharacterEncoding,setContentType和setLocale方法可以被重复调用来改变字符编码。在servlet response的getWriter方法已经被调用或者在response被commit后调用这些方法不会对字符编码产生任何作用。调用setContentType方法设置字符编码,只有在给定的content type string 为字符集属性提供了一个值的情况下才有效。调用setLocale方法设置字符编码,只有在setCharacterEncoding方法或者setContentType都没有被使用来设置了字符编码的情况下才有效。
        如果servlet没有在ServletResponse接口的getWriter方法被调用之前或者response被提交之前指定一个字符编码,那么会使用默认的ISO-8859-1。
        Container必须通过发送给client的servlet response的writer来与locale和字符编码通讯,如果启用的协议提供了这么做的方式。在HTTP的情况下,locale通过Content-Language header传达,字符编码则作为文本媒体类型的Content-Type header的一部分。需要注意的是,在servlet没有设定content-type的情况下,字符编码不能通过HTTP header被传达;然而,它仍被用于通过servlet response的writer来编码输入的文本。

 

 

SRV.5.5 Closure of Response Object

当response关闭时,container必须立即flush发往client的response的buffer中所有剩余的content。以下事件表明servlet已经满足了request的要求并且response对象即将关闭:

  • servlet的service方法的终止
  • responses的setContentLength方法设置的content的总长度已经被写到response
  • sendError方法被调用
  • sendRedirect方法被调用

 

 

SRV.5.6 Lifetime of the Response Object

        每个response对象都只在servlet的service方法范围内有效,或者在filter的doFilter方法范围内。一般来说,container为了避免创建response对象对性能的额外开销影响而回收response对象。开发者必须注意的是,在上述范围之外维持response对象的引用可能导致不可预测的行为。

<think>我们被要求解析并优化一个C++ ROS服务调用函数,该函数用于机械臂的抓取和放置操作。根据引用内容,我们知道ROS中机械臂控制涉及到MoveIt!、Gazebo仿真以及实际机器人的控制。我们将首先解析一个典型的服务调用函数,然后提出优化建议。 ### 1. 典型机械臂抓取服务调用函数解析 假设我们有一个ROS服务名为`/arm_manipulation_service`,该服务类型为`manipulation_msgs::PickPlace`(这里仅为示例,实际服务类型可能不同)。客户端调用该服务以执行抓取和放置操作。 一个基础的服务调用函数可能如下: ```cpp #include <ros/ros.h> #include <manipulation_msgs/PickPlace.h> // 假设的服务类型 bool callPickPlaceService(ros::NodeHandle &nh, const std::string &object_name, const geometry_msgs::Pose &pick_pose, const geometry_msgs::Pose &place_pose) { // 创建服务客户端 ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<manipulation_msgs::PickPlace>("/arm_manipulation_service"); // 等待服务可用 if (!client.waitForExistence(ros::Duration(5.0))) { ROS_ERROR("Service not available."); return false; } // 设置请求数据 manipulation_msgs::PickPlace srv; srv.request.object_name = object_name; srv.request.pick_pose = pick_pose; srv.request.place_pose = place_pose; // 调用服务 if (client.call(srv)) { if (srv.response.success) { ROS_INFO("Service call succeeded: %s", srv.response.message.c_str()); return true; } else { ROS_ERROR("Service call failed: %s", srv.response.message.c_str()); return false; } } else { ROS_ERROR("Failed to call service."); return false; } } ``` #### 函数解析: 1. **创建服务客户端**:使用`nh.serviceClient`创建指定服务类型的客户端。 2. **等待服务**:使用`waitForExistence`等待服务端可用,超时5秒。 3. **设置请求**:填充服务请求,包括物体名称、抓取位姿和放置位姿。 4. **调用服务**:使用`client.call(srv)`发送请求,并检查响应中的成功标志。 ### 2. 优化建议 #### a) 增加服务连接检查 在创建客户端后,可以检查服务是否存在,避免在服务不存在时等待超时。 ```cpp if (!ros::service::exists("/arm_manipulation_service", false)) { ROS_ERROR("Service does not exist."); return false; } ``` #### b) 使用异步调用(可选) 对于长时间运行的服务,可以考虑使用异步调用,避免阻塞主线程。但需要根据实际应用场景决定。 #### c) 参数配置化 将服务名称、超时时间等作为参数传入,增加灵活性。 ```cpp bool callPickPlaceService(ros::NodeHandle &nh, const std::string &service_name, double timeout_sec, ...) { ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<manipulation_msgs::PickPlace>(service_name); // 等待服务可用,使用参数timeout_sec if (!client.waitForExistence(ros::Duration(timeout_sec))) { ROS_ERROR("Service %s not available within %f seconds.", service_name.c_str(), timeout_sec); return false; } // ... 其余代码 } ``` #### d) 错误处理细化 根据服务返回的错误信息进行更细化的错误处理,例如重试机制。 #### e) 日志输出优化 使用不同的日志级别输出信息,例如在调试时输出更多细节。 #### f) 确保线程安全 如果函数可能被多个线程调用,需要确保服务客户端的创建和调用是线程安全的。通常,ROS服务客户端不是线程安全的,因此需要加锁。 ```cpp #include <mutex> std::mutex service_mutex; bool callPickPlaceService(...) { std::lock_guard<std::mutex> lock(service_mutex); // ... 函数体 } ``` ### 3. 完整优化示例 结合以上优化,我们得到以下改进版本: ```cpp #include <ros/ros.h> #include <manipulation_msgs/PickPlace.h> #include <mutex> std::mutex service_mutex; // 全局锁,用于多线程保护 bool callPickPlaceService(ros::NodeHandle &nh, const std::string &service_name, double timeout_sec, const std::string &object_name, const geometry_msgs::Pose &pick_pose, const geometry_msgs::Pose &place_pose) { // 加锁保证线程安全 std::lock_guard<std::mutex> lock(service_mutex); // 检查服务是否存在 if (!ros::service::exists(service_name, false)) { ROS_ERROR("Service %s does not exist.", service_name.c_str()); return false; } // 创建服务客户端 ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<manipulation_msgs::PickPlace>(service_name); // 等待服务可用 if (!client.waitForExistence(ros::Duration(timeout_sec))) { ROS_ERROR("Service %s not available within %f seconds.", service_name.c_str(), timeout_sec); return false; } // 设置请求数据 manipulation_msgs::PickPlace srv; srv.request.object_name = object_name; srv.request.pick_pose = pick_pose; srv.request.place_pose = place_pose; // 调用服务 if (client.call(srv)) { if (srv.response.success) { ROS_INFO("Service call succeeded: %s", srv.response.message.c_str()); return true; } else { ROS_ERROR("Service call failed: %s", srv.response.message.c_str()); return false; } } else { ROS_ERROR("Failed to call service %s.", service_name.c_str()); return false; } } ``` ### 4. 注意事项 - 实际服务类型可能不同,需要根据具体服务消息类型进行调整。 - 在真实机器人控制中,可能需要考虑机械臂的状态反馈,例如在抓取前检查物体是否已被抓取,放置后检查是否放置成功等。这些可以通过在服务调用前后添加状态检查来实现。 - 在仿真环境中(如Gazebo),可能需要额外的步骤来同步仿真世界,例如在抓取物体后,将物体附着到机械臂末端;放置时,从末端释放物体[^2]。 ### 5. 与MoveIt!结合 如果使用MoveIt!进行运动规划,抓取操作通常涉及以下步骤: 1. 移动到预抓取位姿(pre-grasp pose) 2. 沿着抓取方向移动到抓取位姿(grasp pose) 3. 闭合夹爪 4. 移动到预放置位姿(pre-place pose) 5. 移动到放置位姿(place pose) 6. 打开夹爪 这些步骤可能被封装在服务中,也可能通过动作库(ActionLib)实现。因此,服务调用可能需要更复杂的请求参数,例如抓取和放置的位姿、夹爪控制指令等。 ### 总结 我们解析了一个典型的ROS服务调用函数用于机械臂抓取放置操作,并提出了优化建议,包括参数配置化、线程安全、错误处理细化等。同时,我们注意到在真实应用场景中,还需要考虑与仿真或实际硬件的交互细节。 §§相关问题§§ 1. ROS服务调用和话题通信有什么区别?在机械臂控制中如何选择? 2. 如何设计一个机械臂抓取放置的ROS服务? 3. 在机械臂控制中,如何处理服务调用超时或失败的情况? 4. 如何将优化后的服务调用函数集成到现有的ROS节点中?</think>### C++ ROS 机械臂抓取服务调用函数解析与优化 #### 1. 基础服务调用函数解析 以下是一个典型的机械臂抓取服务调用函数示例(基于ROS MoveIt!框架): ```cpp #include <ros/ros.h> #include <moveit_msgs/GraspPlanning.h> bool callGraspService(const geometry_msgs::Pose& target_pose) { // 创建服务客户端 ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<moveit_msgs::GraspPlanning>("grasp_planning_service"); // 准备服务请求 moveit_msgs::GraspPlanning srv; srv.request.target = createTargetObject(target_pose); // 创建目标物体描述 srv.request.movable_obstacles = getEnvironmentObstacles(); // 获取环境障碍物 // 调用服务 if (client.call(srv)) { if (!srv.response.grasps.empty()) { executeGrasp(srv.response.grasps[0]); // 执行最优抓取方案 return true; } } else { ROS_ERROR("Grasp planning service call failed!"); } return false; } ``` #### 关键组件解析: 1. **服务类型**:`moveit_msgs/GraspPlanning` - 请求(`request`):包含目标物体位姿和环境障碍物信息 - 响应(`response`):返回可行的抓取方案列表 2. **核心参数**: - `target_pose`:目标物体的6DOF位姿(位置+方向) - `movable_obstacles`:环境中的障碍物信息(来自感知模块) 3. **工作流程**: 1. 创建服务客户端 → 2. 填充请求数据 → 3. 调用服务 → 4. 执行最优抓取方案 #### 2. 常见问题与优化方案 ##### 问题1:服务调用阻塞主线程 **优化方案**:采用异步调用模式 ```cpp // 在类声明中 ros::ServiceClient async_client_; moveit_msgs::GraspPlanningAsync::Ptr pending_request_; void asyncCallGraspService(const geometry_msgs::Pose& target_pose) { auto srv = boost::make_shared<moveit_msgs::GraspPlanning>(); srv->request.target = createTargetObject(target_pose); async_client_.sendRequest(srv); pending_request_ = srv; // 保存请求指针 } // 响应回调函数 void graspResponseCB(const moveit_msgs::GraspPlanning::Response& res) { if (!res.grasps.empty()) { executeGrasp(res.grasps[0]); } } ``` ##### 问题2:缺乏错误重试机制 **优化方案**:添加指数退避重试 ```cpp bool callWithRetry(ros::ServiceClient& client, moveit_msgs::GraspPlanning& srv, int max_retries = 3) { int retry_count = 0; ros::Duration backoff(0.1); // 初始100ms while (ros::ok() && retry_count < max_retries) { if (client.call(srv)) { return true; } backoff *= 2; // 指数退避 backoff.sleep(); retry_count++; } return false; } ``` ##### 问题3:缺少超时控制 **优化方案**:使用`waitForExistence`和自定义超时 ```cpp ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<...>("service_name"); if (!client.waitForExistence(ros::Duration(3.0))) { // 3秒超时 ROS_WARN("Service not available within timeout"); return false; } ``` #### 3. 完整优化版本 ```cpp class GraspController { public: GraspController() : nh_("~") { // 初始化带超时的服务客户端 grasp_client_ = nh_.serviceClient<moveit_msgs::GraspPlanning>( "grasp_planning_service", true // 持久连接 ); if (!grasp_client_.waitForExistence(ros::Duration(5.0))) { ROS_ERROR("Grasp planning service unavailable!"); } } bool executeGraspAction(const geometry_msgs::Pose& target) { moveit_msgs::GraspPlanning srv; srv.request.target = createTarget(target); srv.request.movable_obstacles = getObstacles(); // 带重试的服务调用 if (!callWithRetry(srv)) return false; // 选择最优抓取方案 auto best_grasp = selectOptimalGrasp(srv.response.grasps); // 执行抓取动作 return arm_controller_.executeGrasp(best_grasp); } private: bool callWithRetry(moveit_msgs::GraspPlanning& srv) { int retries = 0; while (retries++ < MAX_RETRIES) { if (grasp_client_.call(srv)) { if (!srv.response.grasps.empty()) return true; ROS_WARN("Empty grasp response"); } ros::Duration(0.5 * retries).sleep(); // 线性退避 } return false; } moveit_msgs::Grasp selectOptimalGrasp( const std::vector<moveit_msgs::Grasp>& grasps) { // 实现基于抓取质量评分的优选逻辑 return *std::max_element(grasps.begin(), grasps.end(), [](const auto& a, const auto& b) { return a.grasp_quality < b.grasp_quality; }); } ros::NodeHandle nh_; ros::ServiceClient grasp_client_; ArmController arm_controller_; const int MAX_RETRIES = 3; }; ``` #### 4. 关键优化点总结 1. **连接管理**: - 使用持久连接(`ros::ServiceClient`的`persistent`参数) - 服务可用性预检查(`waitForExistence`) 2. **健壮性增强**: - 指数退避重试机制 - 响应数据有效性检查 - 多级超时控制 3. **性能优化**: - 异步服务调用模式 - 抓取方案预筛选 - 并行环境数据获取 4. **可维护性**: - 错误处理集中化 - 参数可配置化(重试次数、超时时间等) - 日志分级输出(DEBUG/INFO/WARN) #### 5. 实际应用注意事项 1. **真实机器人适配**: - 仿真与实机切换:通过`use_sim_time`参数自动切换控制模式[^4] ```cpp bool use_sim = false; nh_.param("use_sim_time", use_sim, false); if (use_sim) { // Gazebo控制接口 } else { // 真实机械臂驱动接口 } ``` 2. **抓取姿态调整**: - 末端执行器微调(引用[2]中提到的抓取姿态优化) ```cpp void adjustGraspPose(geometry_msgs::Pose& pose) { // 基于物体尺寸的末端微调 pose.position.z += 0.02; // 预抓取高度偏移 } ``` 3. **MoveIt!集成**: - 加载机器人模型参数[^3]: ```cpp robot_model_loader::RobotModelLoader model_loader("robot_description"); robot_model::RobotModelPtr model = model_loader.getModel(); ``` 4. **双机械臂协同**: - 主臂抓取后通过`attach`方法绑定物体[^2] ```cpp moveit_msgs::AttachedCollisionObject att_obj; att_obj.object.id = "target_object"; att_obj.link_name = "gripper_link"; planning_scene_.processAttachedCollisionObjectMsg(att_obj); ```
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