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作者:CppExplore 網址:http://m.shnenglu.com/CppExplore/
《技術系列綜述(一)》介紹了網絡層部分。網絡層基本都是多路復用函數(shù)作為運行的主線程,使用管道或者sockpair與之通訊,這是網絡層線程的固有特點,和業(yè)務線程的呈現(xiàn)方式完全不同。經過網絡層以后,數(shù)據(jù)開始流向業(yè)務線程,現(xiàn)在就順著數(shù)據(jù)流向往上看。
一 業(yè)務線程
《技術系列之 線程(一)》有對線程的一個入門描述,里面的消息隊列只是示例,真實可用的可以看《技術系列之 線程(二)》
(1)業(yè)務線程的劃分
在業(yè)務層面,數(shù)據(jù)結構仍然是服務器程序的核心。整理出業(yè)務需要的數(shù)據(jù)結構,據(jù)此劃分線程,保證每個數(shù)據(jù)結構都在它所屬的線程中被修改。如果其它線程想修改該結構,則需要向本線程發(fā)送消息,由本線程修改。當然這只是理想情況,有時候處于性能的需要或者和網絡層的交互,需要跨線程訪問其它線程的數(shù)據(jù),此時則需要加鎖,這也是線程間交互陷入混亂的一個開端,這種情況要限制在一個很小可控的范圍內。
(2)帶消息隊列的線程實現(xiàn)
OA/CRM/WorkFlow的系統(tǒng)的關鍵在于業(yè)務的整理、面向對象的設計。而網絡服務器不同,服務器的業(yè)務相對清晰,相關性強,它設計的關鍵在于數(shù)據(jù)模型的整理、線程的劃分。可以說線程是服務器的骨架。這里引入幾乎每個服務器都會有的一個基礎模塊:帶消息隊列的線程類。《技術系列之 線程(二)》實現(xiàn)了一個簡單的線程消息隊列。在該消息隊列基礎之上進一步封裝,實現(xiàn)帶消息隊列的線程類。該類的靜態(tài)類圖如下:

ThreadQueue參見《技術系列之 線程(二)》
start方法中參數(shù)默認為1,大于1則是線程池的實現(xiàn),里面以線程的方式啟動run函數(shù),線程號存入vector,供停止時用。putq方法在其它線程中調用,向該線程發(fā)送消息,run方法中循環(huán)調用getq獲取消息,調用deal_msg處理。實際的業(yè)務線程只需要繼承該類即可成為帶消息隊列的線程。
(3)監(jiān)控線程
基于上面這個基礎模塊,可以進一步開發(fā)監(jiān)控線程,監(jiān)控線程定時向各個線程發(fā)送心跳消息,各普通線程收到心跳信息后向監(jiān)控線程回復,如果某個線程在一定時間內沒有回復心跳,則可以采取進一步的修復處理。該方案可以作為系統(tǒng)安全的一個備選方案。
以上思想同樣適用于嵌入式平臺,很多嵌入式平臺使用多進程協(xié)同處理消息,進程之間使用共享內存或者系統(tǒng)消息隊列通訊,思想大同小異,并且同樣可以設計監(jiān)控進程。
二 消息映射
(1)消息定義以及處理示例
有了線程消息隊列,也有就有消息傳遞,接下來就是業(yè)務線程獲取到消息處理消息。一個業(yè)務線程可能要處理多種消息,為區(qū)分不同的消息,引入消息類型。如下:

enum MsgType
{
    MSG_TYPE_1=
65,//64一下預留,用于統(tǒng)一的管理控制
    MSG_TYPE_2,
    ..
    MSG_TYPE_MAX
}
;
struct Msg
{
    MsgType type;
    MsgData data;
}
;

業(yè)務線程在deal_msg方法中處理消息,很容易想到的處理流程如下:
switch(msg->type)
{
    
case MSG_TYPE_1:
         do_msg_type_1_();
         
break;
    
case MSG_TYPE_2:
         do_msg_type_2_();
         
break;
    ..
    
default:
             do_default_msg_();
             
break;
}


(2)從代碼熵引入查表法
這里引入“代碼熵”的概念,用于描述代碼的混亂程度。每千行代碼中,出現(xiàn)一個“else”,代碼熵加1,出現(xiàn)一個“case”,代碼熵也加1。如果1k行代碼的熵大于7,我們就認為這個代碼已經開始變的混亂了。
因此當消息類型不多的時候,使用case是個不錯的選擇,當處理的消息大于7個并且有擴充趨勢的時候,我們就要想另外的辦法來代替這種switch...case...的寫法。
消除else和case最直接的想法是查表法,使用數(shù)組下標標記消息類型,數(shù)組保存消息處理方法指針。這里不使用map,查詢需要o(lgn)不如數(shù)組來的直接,另外設計期間就已明確知道消息的類型以及對應的處理函數(shù),不需要動態(tài)增減,也不需要使用vector,直接簡單的方法就是定義一個static的數(shù)組表。
(3)消息映射
直接的數(shù)組展現(xiàn)方式不攜帶語義,展現(xiàn)方式不直觀,維護和擴充都讓人頭大。這里可用借助宏包裹數(shù)組,提供可讀的展現(xiàn)方式,如下:

BEGIN_MESSAGE_MAP(SessionManager,SessionMsg)
    ON_MESSAGE(MSG_TYPE_1, SessionManager::do_msg_type_1_)
    ON_MESSAGE(MSG_TYPE_2, SessionManager::do_msg_type_2_)
    
END_MESSAGE_MAP()

如果你熟悉MFC,一定很熟悉這種消息映射的定義方式。這種消息映射的定義方式,從可維護、可讀方面比直接的數(shù)組更進了一步。宏BEGIN_MESSAGE_MAP、ON_MESSAGE的實現(xiàn)方式不再詳寫,如果讀者實在想象不出來,可以參見《技術系列之 狀態(tài)機(一)》中的狀態(tài)機映射宏的定義方式。使用的時候在deal_msg中直接根據(jù)消息類型找到數(shù)組中的消息處理函數(shù)進行處理,如果你認為這樣暴露了消息映射背后的數(shù)組結構,可以把這個尋找消息處理函數(shù)的工作也封裝到基類IMsgThread中。
(4)成員函數(shù)委托
上面的消息映射宏展開后實際是一個靜態(tài)數(shù)組,而方法do_msg_type_1_/do_msg_type_2_也必須是類的靜態(tài)成員函數(shù)(普通類成員函數(shù)指針不能轉化為普通函數(shù)指針)。通過類的靜態(tài)成員函數(shù)訪問類的非靜態(tài)屬性或者方法如下:在消息中攜帶該類指針handler,處理方法中取到handler指針轉換類型,通過指針操作。
當代碼中充斥大量通過靜態(tài)成員函數(shù)訪問對象私有屬性的時候,這無疑是一種丑陋的寫法(事實并沒有這么嚴重)。
這里就該boost::function,boost::bind出場了。如果你喜歡,也可以直接寫模版實現(xiàn)。也可以參見csdn文章成員函數(shù)指針與高性能的C++委托》
(5)題外話
1、統(tǒng)一的展現(xiàn)方式。
不僅變量的命名需要統(tǒng)一規(guī)范,方法的調用邏輯同樣需要統(tǒng)一,這可以幫助你明確程序中數(shù)據(jù)的流向以及保證程序持續(xù)的擴充、維護。相對于簡單的命名規(guī)范,方法調用邏輯的統(tǒng)一更為重要。
以線程類舉例說2點(1)其它線程類不能直接調用其它線程的putq方法向對應線程發(fā)送消息。正確的做法是調用對應線程類的方法,由該方法負責向本線程發(fā)送消息。
(2)發(fā)送消息的方法/處理消息的方法職責要明確、命名要統(tǒng)一。
發(fā)送消息的方法負責把方法參數(shù)轉化為消息內容,調用putq發(fā)送消息,該方法不得操作本類的任何私有屬性。
處理消息的方法負責對消息做出處理、響應。
命名方面,比如發(fā)送消息的方法可以以ON_開頭,處理消息的方法可以以DO_開頭。
這些規(guī)范不應該只是規(guī)范,而應該是發(fā)自內心的需要。當然沒有什么規(guī)范是必須的,你仍然可以使用你喜歡的或者認為可行的方式,如果你的方法在程序1w行、10w行、50w行的時候,仍能清晰表現(xiàn)程序的數(shù)據(jù)流向,仍有很好的可維護性、可擴充性。
2、開發(fā)領域的烙印。
不多說了。一句話:重要的是思想,不是平臺和語言。

posted on 2008-11-07 15:33 cppexplore 閱讀(4942) 評論(9)  編輯 收藏 引用

評論

# re: 【原創(chuàng)】技術系列綜述(二) 2008-11-10 09:10 true
好文,挺起來  回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】技術系列綜述(二) 2008-11-10 09:21 true
提出一個疑問:業(yè)務線程肯定是多線程的實現(xiàn),threadA,threadB,threadC,如果同一個client連續(xù)發(fā)送了2個待處理的包,是否保證對該client的處理由同一個線程實現(xiàn)?否則是否會出現(xiàn)threadA,threadB同時向client的socket寫數(shù)據(jù),導致亂序
  回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】技術系列綜述(二) [未登錄] 2008-11-10 09:36 cppexplore
@true
業(yè)務線程也不見得是多線程實現(xiàn),尤其是是處理有上下文關聯(lián)關系(比如,rtsp協(xié)議,發(fā)了setup,才能發(fā)play,發(fā)送teardown之后才結束,不同階段狀態(tài)是不同的,http是無狀態(tài)的協(xié)議就另說了)邏輯的業(yè)務線程 ,一般都是單線程。把握住系統(tǒng)瓶頸的所在,在關鍵業(yè)務瓶頸處加多線程。另外,如果真想實現(xiàn)你說的情況,可以綁定connection和上層業(yè)務線程,我覺得這不會有性能的提升,當然也要看你的業(yè)務應用場景。  回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】技術系列綜述(二) 2008-11-25 13:47 卡通服裝
好文章,支持樓主多寫些  回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】技術系列綜述(二) 2009-04-14 17:01 包裝機
恩,好  回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】服務器技術系列綜述(二) 2009-07-27 13:05 套袋收縮機
不錯,給你頂一個,  回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】服務器技術系列綜述(二) 2009-09-28 18:09 neou
不錯,跟我的思路比較類似。 我的代碼。

BEGIN_REQUEST_MAP(chunk_master_handler)
REQUEST_HANDLER(PChunkSnap, onChunkSnap)
REQUEST_HANDLER(PRegSlave, onRegSlave)
REQUEST_HANDLER(PMasterSnap, onMasterSnap)
END_REQUEST_MAP()


另外,服務器最重要的是要實現(xiàn)一個好用的buffer, 高效,內存分配快。   回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】服務器技術系列綜述(二) 2010-05-30 21:54 UustCodeIT
對于某些消息,業(yè)務線程處理完了還要向client返回結果,怎么把結果返回到網絡層在發(fā)送給client?是不是在把消息從網絡層向業(yè)務線程轉移的時候還要提供消息所有者等信息。  回復  更多評論
  

# re: 【原創(chuàng)】服務器技術系列綜述(二) [未登錄] 2010-06-04 12:06 cppexplore
@UustCodeIT
session對象和 網絡層的connection對象有一定對應關系的  回復  更多評論
  


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