Net——EventLoop类(二)、Channel类、Poller类、PollPoller类

本文详细介绍了Net框架中的EventLoop、Channel和Poller类,以及它们之间的关系。每个EventLoop包含多个Channel,用于注册和响应I/O事件。Poller作为事件监听器,有两种实现:POLLPOLLER和EPOLLPOLLER。在事件循环中,Poller的poll()函数检测I/O事件,触发Channel的handleEvent()处理事件。

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Channel的update()会调用EventLoop的updateChannel(),会调用Poller的updateChannel()
一个EventLoop包含多个Channel
Acceptor是被动连接的抽象
Connector是主动连接的抽象

1.总览

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上图是涉及到的一些类,及其之间的关系:

  • 一个线程拥有一个EventLoop,代表事件循环
  • 一个EventLoop包含多个Channel,Channel负责注册和响应I/O事件
  • 一个EventLoop包含一个Poller,Poller的实现分为两种:
    • POLLPOLLER:对 poll 的封装
    • EPOLLPOLLER:对 epoll 的封装

2. 时序图

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我们根据上述流程看看各个方法的实现。

简化版 EventLoop
EventLoop.h

#ifndef MUDUO_NET_EVENTLOOP_H
#define MUDUO_NET_EVENTLOOP_H

#include <vector>

#include <boost/noncopyable.hpp>
#include <boost/scoped_ptr.hpp>

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

namespace muduo
{
   
   
namespace net
{
   
   

class Channel;
class Poller;
///
/// 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 quit();
	
	  ///
	  /// Time when poll returns, usually means data arrivial.
	  ///
	  Timestamp pollReturnTime() const {
   
    return pollReturnTime_; }
	
	  // internal usage
	  void updateChannel(Channel* channel);		// 在Poller中添加或者更新通道
	  void removeChannel(Channel* channel);		// 从Poller中移除通道
	
	  void assertInLoopThread()
	  {
   
   
	    if (!isInLoopThread())
	    {
   
   
	      
<think>好的,用户之前询问了muduo库的客户端底层实现,现在他进一步想详细了解EventLoop。我需要先回顾之前的对话,确保这次回答与之前的连贯。用户可能对muduo库有一定的了解,正在深入学习其内部机制,特别是事件循环部分。 用户的需求是详细了解EventLoop,可能需要了解它的核心功能、结构、关键成员以及运作机制。由于用户之前已经接触过一些muduo的基础知识,这次应该深入一些,但又要避免过于晦涩的代码细节,保持解释的清晰性。 首先,我需要确定EventLoop在muduo中的作用,它是事件循环的核心,负责处理IO事件、定时器和回调。然后要分点介绍,比如核心职责、关键成员、工作流程、线程模型、跨线程调用、唤醒机制、定时器管理、异常处理等。 用户可能想知道EventLoop如何与PollerChannel协作,如何处理定时任务,如何确保线程安全,以及如何唤醒事件循环。需要强调one loop per thread的设计,每个线程一个EventLoop实例,避免竞争条件。 还要考虑用户可能的疑问点,比如如何实现跨线程调用函数,唤醒机制为什么使用eventfd而不是管道,定时器如何管理,这些都需要详细说明。同时,要指出常见的陷阱,比如确保函数在正确的线程执行,避免死锁。 最后,总结部分需要强调EventLoop的重要性,以及在网络编程中的实际应用建议。可能用户需要将这些知识应用到实际项目中,所以给出源码位置和调试建议会有帮助。</think>muduo的EventLoop是网络库最核心的Reactor实现,其设计体现了"one loop per thread"的核心理念。以下是该的深度解析: --- ### 一、核心职责 1. **IO事件分发** - 通过Poller(epoll/poll)监控文件描述符事件 - 采用Level Trigger模式处理事件 - 每个Channel对象对应一个文件描述符 2. **任务调度** - 处理定时器任务(TimerQueue) - 执行跨线程投递的异步任务 - 维护待处理回调队列 3. **生命周期管理** - 控制事件循环的启动/停止 - 管理所属线程的上下文 --- ### 、关键成员解析 ```cpp class EventLoop { private: std::unique_ptr<Poller> poller_; // 多态IO复用器 int wakeupFd_; // 用于唤醒的事件fd Channel wakeupChannel_; // 唤醒通道 TimerQueue timerQueue_; // 定时器管理 std::vector<Functor> pendingFunctors_; // 待执行回调队列 // ... }; ``` --- ### 三、核心工作流程 1. **事件循环启动** ```cpp void EventLoop::loop() { while (!quit_) { activeChannels_.clear(); pollReturnTime_ = poller_->poll(kPollTimeMs, &activeChannels_); // 处理IO事件 for (Channel* channel : activeChannels_) { channel->handleEvent(pollReturnTime_); } // 处理异步任务 doPendingFunctors(); } } ``` 2. **定时器管理机制** - 内部使用`timerfd_create`实现定时器 - 采用红黑树存储定时任务(O(logN)复杂度) - 支持精准的重复定时器(cron风格) 3. **跨线程调用实现** ```cpp void EventLoop::runInLoop(Functor cb) { if (isInLoopThread()) { cb(); // 直接执行 } else { queueInLoop(std::move(cb)); // 跨线程投递 } } ``` --- ### 四、重要技术细节 1. **线程模型** - 每个EventLoop实例严格绑定创建线程 - 通过`threadId_`成员校验线程归属 - 使用`assertInLoopThread()`确保线程安全 2. **唤醒机制** - 使用`eventfd`而非传统管道(更高效) - 写入8字节数据触发唤醒 - 通过`wakeupChannel_`处理唤醒事件 3. **定时器精度控制** - 采用`CLOCK_MONOTONIC`时钟源 - 最小时间间隔1微秒(实际受内核调度影响) - 通过`TimerQueue::resetTimerfd`重置定时器 --- ### 五、典型使用场景 1. **网络IO处理** ```cpp // 注册socket事件 channel->setReadCallback([&](Timestamp t){ handleRead(t); }); channel->enableReading(); ``` 2. **定时任务调度** ```cpp loop->runEvery(5.0, []{ LOG_INFO << "Periodic task every 5s"; }); ``` 3. **跨线程任务投递** ```cpp // 在其他线程向EventLoop提交任务 other_thread([loop=eventLoop]{ loop->runInLoop([]{ // 安全操作EventLoop资源 }); }); ``` --- ### 六、性能优化要点 1. **缓冲区设计** - 每个Channel维护独立的事件处理上下文 - 使用分散/聚集IO(readv/writev)提升性能 2. **延迟唤醒策略** - 合并多个唤醒请求为单次事件处理 - 通过`callingPendingFunctors_`标志位控制 3. **对象生命周期管理** - 使用`shared_ptr`和`weak_ptr`管理跨线程对象 - 通过`bind`捕获上下文实现安全回调 --- ### 七、调试与陷阱 1. **常见问题** - 未正确处理`EINTR`导致的循环退出 - 回调函数执行时间过长阻塞事件循环 - 跨线程访问未加锁导致的竞态条件 2. **调试技巧** - 通过`TRACE`宏跟踪事件循环状态 - 使用`valgrind --tool=helgrind`检测线程问题 - 打印`eventLoop->name()`确认线程归属 --- ### 源码定位建议 - **核心实现文件**: muduo/net/EventLoop.cc - **关键辅助**: - Poller(封装epoll) - TimerQueue(定时器管理) - Channel(文件描述符包装) 该的设计体现了Reactor模式的高效实现,理解EventLoop的工作机制是掌握muduo库的关键。在实际网络编程中,要特别注意避免在非IO线程操作EventLoop相关对象。
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