Boost.Asio C++ 網(wǎng)絡(luò)編程之:同步和異步
首先,異步編程和同步編程是截然不同的。在同步編程中,所有的操作都是順序執(zhí)行的,比如從socket中讀取(請求),然后寫入(回應(yīng))到socket中。每一個操作都是阻塞的。因為操作是阻塞的,所以為了不影響主程序,當(dāng)在socket上讀寫時,通常會創(chuàng)建一個或多個線程來處理socket的輸入/輸出。因此,同步的服務(wù)端/客戶端通常是多線程的。
? ? ? ?相比之下,異步編程是事件驅(qū)動的。你啟動了一個操作,但是不知道它何時會結(jié)束;你提供一個回調(diào)函數(shù),當(dāng)操作結(jié)束時,相應(yīng)的API會調(diào)用這個回調(diào)函數(shù),并傳入操作結(jié)果。對于有著豐富經(jīng)驗的Qt程序員來說,這就是他們的第二天性。因此,在異步編程中,你只需要一個線程。
? ? ? ?因為中途做改變會非常困難而且容易出錯,所以你在項目初期(最好是一開始)就得決定采用同步還是異步的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。這兩種方式不僅API有極大的不同,程序的語意也會完全改變(異步網(wǎng)絡(luò)通信通常比同步網(wǎng)絡(luò)通信更加難以測試和調(diào)試)。你需要考慮是采用阻塞調(diào)用和多線程的方式(同步,通常比較簡單),還是采用更少的線程和事件驅(qū)動方式(異步,通常更復(fù)雜)。
? ? ? ?下面是一個基礎(chǔ)的同步客戶端例子:
using?boost::asio;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::address::from_string("127.0.0.1"),?2001);
ip::tcp::socket?sock(service);
sock.connect(ep);? ? ? ?首先,你的程序至少需要一個io_service實例。Boost.Asio使用io_service同操作系統(tǒng)的輸入/輸出服務(wù)進(jìn)行交互。通常一個io_service的實例就足夠了。然后,創(chuàng)建你想要連接的地址和端口,并創(chuàng)建socket。把socket連接到你創(chuàng)建的地址和端口。
? ? ? ?下面是一個簡單的同步服務(wù)器端:
using?boost::asio;
typedef?boost::shared_ptrsocket_ptr;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::tcp::v4(),?2001));?//?listen?on?2001
ip::tcp::acceptor?acc(service,?ep);
while?(?true)?{
????socket_ptr?sock(new?ip::tcp::socket(service));
????acc.accept(*sock);
????boost::thread(?boost::bind(client_session,?sock));
}
void?client_session(socket_ptr?sock)?{
????while?(?true)?{
????????char?data[512];
????????size_t?len?=?sock->read_some(buffer(data));
????????if?(?len?>?0)
????????????write(*sock,?buffer("ok",?2));
????}
}? ? ? ?首先,同樣是至少需要一個io_service實例。然后你指定你想要監(jiān)聽的端口,再創(chuàng)建一個接收器——一個用來接收客戶端連接的對象。 在接下來的循環(huán)中,你創(chuàng)建一個虛擬socket并等待客戶端的連接。一旦連接建立,你需要創(chuàng)建一個線程來處理這個連接。
? ? ? ?在client_session線程中來讀取一個客戶端的請求,解析請求,然后進(jìn)行回復(fù)。
? ? ? ?而創(chuàng)建一個異步的客戶端,你需要做如下的事情:
using?boost::asio;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::address::from_string("127.0.0.1"),?2001);
ip::tcp::socket?sock(service);
sock.async_connect(ep,?connect_handler);
service.run();
void?connect_handler(const?boost::system::error_code?&?ec)?{
????//?如果ec表示“成功”我們就可以知道連接成功了
}? ? ? ?在程序中你需要創(chuàng)建至少一個io_service實例。你需要指定連接的地址以并創(chuàng)建socket。
? ? ? ?當(dāng)連接完成時,你就異步地連接到了指定的地址和端口,也就是說,connect_handler被調(diào)用了。
? ? ? ?當(dāng)connect_handler被調(diào)用時,檢查錯誤代碼(ec),如果ec表示“成功”,你就可以向服務(wù)端進(jìn)行異步的寫入。
? ? ? ?注意:只要還有待處理的異步操作,servece.run()循環(huán)就會一直運(yùn)行。在上述例子中,只執(zhí)行了一個這樣的操作,就是socket的async_connect。在這之后,service.run()就退出了。
? ? ? ?每一個異步操作都有一個完成處理程序——一個操作完成之后被調(diào)用的函數(shù)。?
? ? ? ?下面是一個簡單的異步服務(wù)器端:
using?boost::asio;
typedef?boost::shared_ptrsocket_ptr;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::tcp::v4(),?2001));?//?監(jiān)聽端口2001
ip::tcp::acceptor?acc(service,?ep);
socket_ptr?sock(new?ip::tcp::socket(service));
start_accept(sock);
service.run();
void?start_accept(socket_ptr?sock)?{
????acc.async_accept(*sock,?boost::bind(?handle_accept,?sock,?_1)?);
}
void?handle_accept(socket_ptr?sock,?const?boost::system::error_code?&err)?{
????if?(err)?return;
????//?從這里開始,?你可以從socket讀取或者寫入
????socket_ptr?sock(new?ip::tcp::socket(service));
????start_accept(sock);
}? ? ? ?在上述代碼片段中,首先,你創(chuàng)建一個io_service實例,指定監(jiān)聽的端口。然后,你創(chuàng)建接收器acc——一個用來接受客戶端連接的對象,創(chuàng)建虛擬socket,異步等待客戶端連接。
? ? ? ?最后,運(yùn)行異步service.run()循環(huán)。當(dāng)接收到客戶端連接時,handle_accept被調(diào)用(async_accept的完成處理程序)。如果沒有錯誤,這個socket就可以用來進(jìn)行讀寫操作。
? ? ? ?在使用這個socket之后,會創(chuàng)建一個新的socket,然后再次調(diào)用start_accept(),它會添加另外一個“等待客戶端連接”的異步操作,從而使service.run()循環(huán)一直保持忙碌狀態(tài)。





