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阿二的夢(mèng)想船

 

Poco::TCPServer框架解析

POCO C++ Libraries提供一套 C++ 的類(lèi)庫(kù)用以開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的可移植的應(yīng)用程序,功能涉及線程、文件、流,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括:HTTP、FTP、SMTP 等,還提供 XML 的解析和 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)接口。不僅給我的工作帶來(lái)極大的便利,而且設(shè)計(jì)巧妙,代碼易讀,注釋豐富,也是非常好的學(xué)習(xí)材料,我個(gè)人非常喜歡。POCO的創(chuàng)始人在這個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目的基礎(chǔ)上做了一些收費(fèi)產(chǎn)品,也成立了自己的公司,"I am in the lucky position to work for my own company",真是讓人羨慕啊。

POCO C++ Libraries


基于POCO的產(chǎn)品


Poco主頁(yè):http://pocoproject.org/
Poco文檔:http://pocoproject.org/docs/
創(chuàng)始人主頁(yè):http://obiltschnig.com/
公司主頁(yè):http://www.appinf.com/

我主要用過(guò)Net,Data,XML部分,Net里對(duì)socket的封裝類(lèi),實(shí)現(xiàn)TCP,HTTP,SMTP協(xié)議的框架,Data里對(duì)MySQL接口封裝,XML里對(duì)DOM標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)。我目前主要是做C++網(wǎng)絡(luò)編程,曾經(jīng)嘗試接觸ACE庫(kù),但覺(jué)得太復(fù)雜難理解,而且也沒(méi)有條件用于項(xiàng)目,后來(lái)發(fā)現(xiàn)了Poco,不僅簡(jiǎn)單易用,而且也包含《C++ Networking Programming》中提到的各種模式和框架,更難得的是文檔注釋豐富,看起源碼來(lái)相當(dāng)舒服。因此想寫(xiě)一些筆記,一方面借此加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)編程的理解,另一方面也希望和大家多多交流。

第一篇討論P(yáng)oco::TCPServer框架,先看看Poco::TCPServer有哪些類(lèi)

class Net_API TCPServer: public Poco::Runnable
class Net_API TCPServerConnection: public Poco::Runnable
class Net_API TCPServerConnectionFactory
class Net_API TCPServerDispatcher: public Poco::Runnable
class Net_API TCPServerParams: public Poco::RefCountedObject

Runnable是一個(gè)抽象類(lèi),要求其子類(lèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)run()函數(shù),run()一般作為線程的入口函數(shù).
先看看run函數(shù)是如何被調(diào)用的,以TCPServer為例。
 
void TCPServer::start()
{
    poco_assert (_stopped);

    _stopped 
= false;
    _thread.start(
*this);//這里傳入本類(lèi)對(duì)象地址
}

再看看Thread類(lèi)的start函數(shù)
 
class Foundation_API Thread: private ThreadImpl

 

void Thread::start(Runnable& target)
{
    startImpl(target);
}

這里的ThreadImpl::startImpl是POSIX實(shí)現(xiàn)版本
 
void ThreadImpl::startImpl(Runnable& target)
{
      
    _pData
->pRunnableTarget = ⌖
    
if (pthread_create(&_pData->thread, &attributes, runnableEntry, this))
    
{
        _pData
->pRunnableTarget = 0;
        
throw SystemException("cannot start thread");
    }

      

pRunnableTarget就指向Runnable了

void* ThreadImpl::runnableEntry(void* pThread)
{
      
    ThreadImpl
* pThreadImpl = reinterpret_cast<ThreadImpl*>(pThread);
    AutoPtr
<ThreadData> pData = pThreadImpl->_pData;
    
try
    
{
        pData
->pRunnableTarget->run();//在這里
    }

    
catch (Exception& exc)
      

知道run()是如何被調(diào)用了,再看看TcpServer::run()的實(shí)現(xiàn)
 1void TCPServer::run()
 2{
 3    while (!_stopped)
 4    {
 5        Poco::Timespan timeout(250000);
 6        if (_socket.poll(timeout, Socket::SELECT_READ))
 7        {
 8            try
 9            {
10                StreamSocket ss = _socket.acceptConnection();
11                // enabe nodelay per default: OSX really needs that
12                ss.setNoDelay(true);
13                _pDispatcher->enqueue(ss);
14            }

15            catch (Poco::Exception& exc)
16            

在第6行調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)select函數(shù),準(zhǔn)備好讀后,第10行調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)accept建立連接,然后把StreamSocke對(duì)象放入TCPServerDispatcher對(duì)象內(nèi)的隊(duì)列中,可見(jiàn)TCPServer只是建立連接,之后的工作就都交給TCPServerDispatcher了。

在講TCPServerDispatcher之前,先需要說(shuō)明的是第10行TCPServer的_socket成員變量類(lèi)型是ServerSocket,ServerSocket在一個(gè)構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用了bind和listen,具體如下
ServerSocket::ServerSocket(Poco::UInt16 port, int backlog): Socket(new ServerSocketImpl)
{
    IPAddress wildcardAddr;
    SocketAddress address(wildcardAddr, port);
    impl()
->bind(address, true);
    impl()
->listen(backlog);
}
要注意,盡管ServerSocket類(lèi)提供了無(wú)參構(gòu)造函數(shù),但使用無(wú)參構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的對(duì)象,在TCPServer對(duì)象調(diào)用start()之前,必須先bind和listen。
"  /// Before start() is called, the ServerSocket passed to
  /// TCPServer must have been bound and put into listening state."

繼續(xù)看TCPServerDispatcher,沿著TcpServer::run()第13行,我們看它的equeue()
 1void TCPServerDispatcher::enqueue(const StreamSocket& socket)
 2{
 3    FastMutex::ScopedLock lock(_mutex);
 4
 5    if (_queue.size() < _pParams->getMaxQueued())
 6    {
 7        _queue.enqueueNotification(new TCPConnectionNotification(socket));
 8        if (!_queue.hasIdleThreads() && _currentThreads < _pParams->getMaxThreads())
 9        {
10            try
11            {
12                static const std::string threadName("TCPServerConnection");
13                _threadPool.start(*this, threadName);
14                ++_currentThreads;
15            }

16            catch (Poco::Exception&)
17            

第7行enqueueNotification把一個(gè)TCPConnectionNotification入隊(duì),第13行把this交給ThreadPool啟動(dòng)一個(gè)線程,那么這個(gè)線程就要運(yùn)行TCPServerDispatcher的run函數(shù)了,看TCPServerDispatcher::run()

 1void TCPServerDispatcher::run()
 2{
 3    AutoPtr<TCPServerDispatcher> guard(thistrue); // ensure object stays alive
 4
 5    int idleTime = (int) _pParams->getThreadIdleTime().totalMilliseconds();
 6
 7    for (;;)
 8    {
 9        AutoPtr<Notification> pNf = _queue.waitDequeueNotification(idleTime);
10        if (pNf)
11        {
12            TCPConnectionNotification* pCNf = dynamic_cast<TCPConnectionNotification*>(pNf.get());
13            if (pCNf)
14            {
15                std::auto_ptr<TCPServerConnection> pConnection(_pConnectionFactory->createConnection(pCNf->socket()));
16                poco_check_ptr(pConnection.get());
17                beginConnection();
18                pConnection->start();
19                endConnection();
20            }

21        }

                 

第9行waitDequeueNotification一個(gè)Notification,第12行把這個(gè)通知類(lèi)型轉(zhuǎn)換成TCPConnectionNotification,聯(lián)系之前的enqueueNotification,大概能才到是什么意思。第15行又出現(xiàn)個(gè)TCPServerConnection。好吧,看來(lái)搞清楚TCPServerDispatcher還是要先看下TCPServerConnection,還有TCPConnectionNotification。

盡管TCPServerConnection繼承了Runable,但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)run(),它的start()如下
void TCPServerConnection::start()
{
    
try
    
{
        run();
    }


用戶(hù)需要繼承TCPServerConnection實(shí)現(xiàn)run函數(shù),看下源碼中的說(shuō)明,要完成對(duì)這個(gè)socket的處理,因?yàn)閞un函數(shù)返回時(shí),連接就自動(dòng)關(guān)閉了。
class Net_API TCPServerConnection: public Poco::Runnable
    
/// The abstract base class for TCP server connections
    
/// created by TCPServer.
    
///
    
/// Derived classes must override the run() method
    
/// (inherited from Runnable). Furthermore, a
    
/// TCPServerConnectionFactory must be provided for the subclass.
    
///
    
/// The run() method must perform the complete handling
    
/// of the client connection. As soon as the run() method
    
/// returns, the server connection object is destroyed and
    
/// the connection is automatically closed.
    
///
    
/// A new TCPServerConnection object will be created for
    
/// each new client connection that is accepted by
    
/// TCPServer.

連接在哪被關(guān)閉的呢,注釋說(shuō)隨著TCPServerConnection對(duì)象銷(xiāo)毀而關(guān)閉。具體就是,TCPServerConnection類(lèi)有個(gè)StreamSocket成員,StreamSocket繼承自Socket,Socket類(lèi)又包含了個(gè)SocketImpl成員,所以就有~TCPServerConnection()->~StreamSocket()->~Socket()->~SocketImpl(),最后~SocketImpl()調(diào)用close()關(guān)閉了連接。

那么TCPServerConnection對(duì)象何時(shí)被創(chuàng)建何時(shí)被銷(xiāo)毀呢,這下又回到TCPServerDispatcher::run()來(lái)了,看TCPServerDispatcher::run()的第15行,創(chuàng)建了TCPServerConnection對(duì)象,第18行調(diào)用TCPServerConnection::start()進(jìn)而調(diào)用TCPServerConnection::run(),第20行塊結(jié)束,TCPServerConnection對(duì)象隨著智能指針?shù)N毀而被銷(xiāo)毀。

還剩TCPConnectionNotification或者說(shuō)Notification要搞清楚了,但是要對(duì)Poco的Notifactions模塊源碼進(jìn)行分析的話(huà),本文的篇幅也就太長(zhǎng)了,就從文檔來(lái)大致看看吧

Notifications
Facilities for type-safe sending and delivery of notification objects within a single thread or from one thread to another, also well suited for the implementation of notification mechanisms. A notification queue class for distributing tasks to worker threads, simplifying the implementation of multithreaded servers.

簡(jiǎn)單的說(shuō)Notifications模塊可用于線程間傳遞消息,簡(jiǎn)化多線程服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)。具體到TCPServer,就是把已連接的socket,放到NotificationQueue中,并從TheadPool出來(lái)一個(gè)線程,線程從NotificationQueue取到這個(gè)socket,從而用TCPServerConnection::run()里的邏輯對(duì)socket進(jìn)行處理。

至此TCPServer基本分析完畢,還有TCPServerConnectionFactory和TCPServerParams,分別用于產(chǎn)生TCPServerConnection和設(shè)置參數(shù),就不細(xì)說(shuō)了。

縱觀Poco::TCPServer,套一下Unix Network Programming》里講的服務(wù)器模型,屬于“在程序啟動(dòng)階段創(chuàng)建一個(gè)線程池之后讓主線程調(diào)用accept,并把每個(gè)客戶(hù)連接傳遞給池中某個(gè)可用線程”。Poco1.3.6版里用select作為IO multiplexing。1.3.7版正在嘗試epoll(windows平臺(tái)依然是select),但還未release,跟蹤svn來(lái)看也沒(méi)有使用edge-triggered模式。套用《The C10K problem》里講的服務(wù)器模型,屬于"Serve many clients with each thread, and use nonblocking I/O and level-triggered readiness notification"。總結(jié)起來(lái)就是:non-blocking IO + IO multiplexing(level-triggered) + thread pool。

Poco::TCPServer也許并不能算一個(gè)性能很高的TCP服務(wù)器,但我非常喜歡它的設(shè)計(jì)和編碼風(fēng)格。順便提一下對(duì)底層socket的封裝,由socket類(lèi)派生的各種子類(lèi),ServerSocket在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行bind和listen,StreamSocket在構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行connect,都是非常貼心的設(shè)計(jì)。
 
下一篇打算分析Poco的Reator框架。

posted on 2010-09-10 01:05 阿二 閱讀(18913) 評(píng)論(13)  編輯 收藏 引用 所屬分類(lèi): Poco

評(píng)論

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 09:23 true

寫(xiě)的很好,友情支持,簡(jiǎn)單看過(guò)POCO,功能上確實(shí)很全,強(qiáng)大,不過(guò)沒(méi)有自己實(shí)際在項(xiàng)目中使用過(guò),期待更多分析  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 09:31 true

ServerSocket在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行bind和listen,StreamSocket在構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行connect,都是非常貼心的設(shè)計(jì)。
這些在ace里面也有體現(xiàn)。  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 12:35 一刀

越來(lái)越多的跨平臺(tái)庫(kù),讓人花眼  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 13:05 阿二

功能這么強(qiáng)大的可不多哦@一刀
  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 13:05 阿二

謝謝鼓勵(lì)@true
  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 14:06 cpp

確實(shí)不錯(cuò)!我們需要好庫(kù)。
更希望有一個(gè)所謂的標(biāo)準(zhǔn)的。  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 14:21 xfun68

頂!
Poco現(xiàn)在正慢慢改變我的Cpp開(kāi)發(fā)之路,\(^o^)/~。
期待更多介紹Poco的文章~
  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-10 14:39 Nine

一定要支持一下了~~
  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-12 11:43 ouyang

POCO C++的Net好像并沒(méi)有用到IOCP,并發(fā)性如何啊?很擔(dān)心性能問(wèn)題。  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-26 09:52 guest

C++庫(kù)需要更多的時(shí)間去考驗(yàn)。。。
這套庫(kù)的話(huà)可能用起來(lái)方便,但并不就是好,例如
中間那個(gè)void *...起碼個(gè)人認(rèn)為很不好的,按照語(yǔ)義來(lái)說(shuō),
void *到底是指啥?既無(wú)類(lèi)型也也無(wú)大小,再次轉(zhuǎn)換的時(shí)候容易出錯(cuò),另外對(duì)其進(jìn)行操作指針+-操作,GNU和ANSI也是不一樣的。  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2010-09-29 03:45 阿二

沒(méi)明白你的意思。。。 pthread_create要求void* 你能怎么辦呢@guest
  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2013-05-12 08:56

請(qǐng)教一個(gè)問(wèn)題,如果強(qiáng)制中止POCO的線程,是Thread中的哪個(gè)方法?  回復(fù)  更多評(píng)論   

# re: Poco::TCPServer框架解析 2016-04-21 16:58 ashen

@清 我剛接觸這個(gè)庫(kù),以前做過(guò)1年的linux的c開(kāi)發(fā),現(xiàn)在做window用這個(gè)庫(kù),看的我好辛苦。  回復(fù)  更多評(píng)論   


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