基於c++11新標准開發一個支持多線程高並發的網絡庫
背景
新的c++11標准出後，c++語法得到了很多的擴展，比起以往任何時候都要靈活和高效，提高了程序編碼的效率，為軟件開發人員節省了不少的時間。 之前我也寫過基於ACE的網絡服務器框架，但ACE畢竟有些臃腫，內部對象關系錯綜復雜，容易給人造成只見樹木不見森林的錯覺。 所以打算用c++11開發一個較為簡潔，高效，支持高並發的網絡庫。
開源
花了兩三周，終於把基礎的結構開發完成，代碼也開源在github上，網址是 https://github.com/lichuan/fly 歡迎各位提出建議。
結構
fly網絡庫主要分為base模塊，task模塊，net模塊。base主要是一些最基礎的功能集合，包括日志，id分配器，隨機數，隊列等；task主要封裝了任務抽象以及任務調度執行等功能；net主要是實現網絡層面的封裝，為上層使用者提供簡單易用的網絡接口，這也是fly庫的核心模塊，實現了解析協議的Parser封裝，負責監聽網絡的Acceptor，負責網絡連接io功能的Poller封裝體，在Parser、Acceptor、和Poller的基礎上還進一步封裝了作為服務器來使用的Server類和作為客戶端來使用的Client類，這兩個類是fly庫的核心類，上層的應用可以直接使用Server對象和Client對象來建立網絡服務器。作為網絡連接概念的Connection對象則是通過std::shared_ptr來管理它的生命周期的，shared_ptr內置共享對象的功能大大地簡化了網絡連接生命期的管理。
協議
fly庫的網絡協議基於全世界最通用的json格式，而它的解析則依賴於rapidjson第三方庫來完成。
協議組成如下：
|長度字段|{協議類型：類型值，協議命令：命令值，其他json字段}|
協議類型和協議命令組成了二級消息字，就可以組合出各種約定的協議了。
應用
fly庫的test目錄提供了一個簡單的例程。其中test_server.cpp代碼如下：
/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
* _______ _ *
* ( ____ ( | /| *
* | ( / | ( ( / ) *
* | (__ | | (_) / *
* | __) | | / *
* | ( | | ) ( *
* | ) | (____/ | | *
* |/ (_______/ _/ *
* *
* *
* fly is an awesome c++11 network library. *
* *
* @author: lichuan *
* @qq: 308831759 *
* @email: [email protected] *
* @github: https://github.com/lichuan/fly *
* @date: 2015-06-10 13:34:21 *
* *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */
#include
#include
#include fly/init.hpp
#include fly/net/server.hpp
#include fly/base/logger.hpp
using namespace std::placeholders;
class Test_Server : public fly::base::Singleton
{
public:
bool allow(std::shared_ptr connection)
{
return true;
}
void init(std::shared_ptr connection)
{
std::lock_guard guard(m_mutex);
m_connections[connection->id()] = connection;
LOG_INFO(connection count: %u, m_connections.size());
}
void dispatch(std::unique_ptr message)
{
std::shared_ptr connection = message->get_connection();
const fly::net::Addr &addr = connection->peer_addr();
LOG_INFO(recv message from %s:%d raw_data: %s, addr.m_host.c_str(), addr.m_port, message->raw_data().c_str());
}
void close(std::shared_ptr connection)
{
LOG_INFO(close connection from %s:%d, connection->peer_addr().m_host.c_str(), connection->peer_addr().m_port);
std::lock_guard guard(m_mutex);
m_connections.erase(connection->id());
LOG_INFO(connection count: %u, m_connections.size());
}
void be_closed(std::shared_ptr connection)
{
LOG_INFO(connection from %s:%d be closed, connection->peer_addr().m_host.c_str(), connection->peer_addr().m_port);
std::lock_guard guard(m_mutex);
m_connections.erase(connection->id());
LOG_INFO(connection count: %u, m_connections.size());
}
void main()
{
//init library
fly::init();
//init logger
fly::base::Logger::instance()->init(fly::base::DEBUG, server, ./log/);
//test tcp server
std::unique_ptr server(new fly::net::Server(fly::net::Addr(127.0.0.1, 8899),
std::bind(&Test_Server::allow, this, _1),
std::bind(&Test_Server::init, this, _1),
std::bind(&Test_Server::dispatch, this, _1),
std::bind(&Test_Server::close, this, _1),
std::bind(&Test_Server::be_closed, this, _1)));
if(server->start())
{
LOG_INFO(start server ok!);
server->wait();
}
else
{
LOG_ERROR(start server failed);
}
}
private:
std::unordered_map> m_connections;
std::mutex m_mutex;
};
int main()
{
Test_Server::instance()->main();
}
Server對象構造時會要求傳入監聽地址和回調函數，當Server對象start啟動時，fly庫底層就會建立相應的Poller、Parser、Acceptor對象，如果想實現多線程Poller和Parser，則需傳入並發線程數量即可，回調函數說明如下：
allow_cb：當有新的連接到達時調用，來判斷是否允許該連接的注冊。
init_cb：當把連接對象注冊到某一個Poller和Parser後調用，進行初始化處理。
dispatch_cb：當有消息到達時會調用，進行消息派發。
close_cb：主動關閉連接對象時調用。
be_closed_cb：檢測到對端關閉連接對象時調用。
test_client.cpp主要使用Client對象來連接到某一個服務器，同樣Client構造時也需要傳入回調函數，其作用與Server構造時傳入的回調一樣。
