boost.asio包装类st_asio_wrapper开发教程(2014.5.23更新)(一)-----转
一:什么是st_asio_wrapper
它是一个c/s网络编程框架,基于对boost.asio的包装(最低在boost-1.49.0上调试过),目的是快速的构建一个c/s系统;
二:st_asio_wrapper的特点
效率高、跨平台、完全异步,当然这是从boost.asio继承而来;
自动重连,数据透明传输,自动解决分包粘包问题(必须使用默认的打包解包器,这一特性表现得与udp一样);
只支持tcp和udp协议;
三:st_asio_wrapper的大体结构
st_asio_wrapper.h:
编译器版本测试,更新日志等;
st_asio_wrapper_base.h:
存放一些全局类、函数、宏以及日志输出等;
st_asio_wrapper_timer.h(class st_timer):
定时器类,以下类均需要,除了打包解包器;
st_asio_wrapper_socket.h(class st_socket):
st_tcp_socket和st_udp_socket的基类,主要负责消息派发相关功能;
st_asio_wrapper_tcp_socket.h(class st_tcp_socket):
tcp套接字类,用于tcp数据的收发,从st_socket继承;
st_asio_wrapper_udp_socket.h(class st_udp_socket):
udp套接字类,用于udp数据的收发,从st_socket继承;
st_asio_wrapper_packer.h(interface i_packer, class packer):
i_packer是打包器的接口,packer是st_asio_wrapper自带的打包器;
st_asio_wrapper_unpacker.h(interface i_unpacker, class unpacker):
i_unpacker是解包器的接口,unpacker是st_asio_wrapper自带的解包器;
st_asio_wrapper_service_pump.h(interface i_service, class st_service_pump):
asio的io_servie包装类,用于运行st_asio_wrapper的所有service对象(st_server_base, st_sclient, st_tcp_client_base, st_udp_client_base);
st_asio_wrapper_object_pool.h(class st_object_pool):
对象池,从原来的st_server_base抽象出来,供st_server_base和st_client继承,于是乎,服务端和客户端(支持多条连接的)都有了对象池功能;
st_asio_wrapper_server.h(class st_server_base):
st_server是服务端的服务对象类,用于服务端的监听、接受客户端请求等,需要实现i_server接口;
st_asio_wrapper_server_socket.h(interface i_server, class st_server_socket):
前者用于从st_server获取必要的信息,和调用必要的接口;后者从st_tcp_socket继承,用于服务端的数据收发;
st_asio_wrapper_connector.h(class st_connector):
从st_tcp_socket继承,实现连接服务器(包括重连)逻辑;
st_asio_wrapper_client.h(class st_sclient_base, class st_client_base):
client相关的公共逻辑,比如遍历等,被st_tcp_client_base和st_udp_client_base继承;
st_asio_wrapper_tcp_client.h(class st_tcp_sclient, class st_tcp_client_base):
前者从st_connector继承,只支持一条连接,后者支持任意多条连接,他们实现了一些逻辑,以便被st_service_pump调用;
st_asio_wrapper_udp_client.h(class st_udp_sclient, class st_udp_client_base):
基于udp套接字的service对象;
st_asio_wrapper_ssl.h(class st_ssl_connector_base, class st_ssl_object_pool, class st_ssl_server_socket_base, class st_ssl_server_base):
所有st_asio_wrapper库支持的ssl相关的类库;
源代码及例程下载地址:
命令行:svn checkout http://st-asio-wrapper.googlecode.com/svn/trunk/ st-asio-wrapper-read-only
如果从svn客户端界面上打开,则只输入http://st-asio-wrapper.googlecode.com/svn/trunk/到地址栏即可
git:https://github.com/youngwolf-project/st_asio_wrapper/,另外,我的资源里面也有下载,但不是最新的。
QQ交流群:198941541
其中include文件夹里面是st_asio_wrapper的所有类、asio_client和asio_server配合用于演示最简单的数据收发、file_server和file_client用于演示文件传送、test_client和asio_server配合用于性能测试、udp_client演示udp通信,他们都基于st_asio_wrapper,可以看成是sample;
类库(包括demo)在vc下有几个警告,均可安全忽略;
类库里面大量使用了c++0x特性,主要有:range-based for loop、lambda表达式、nullptr、auto、右值引用、泛型begin()和end()等;因此至少需要vc2010及其以上版本的编译器,或者gcc4.6以上;
在vc2010和gcc4.6之前的编译器版本中,请使用兼容版本,在compatiable_edition文件夹里面(注意兼容版本的效率并不比普通版本低,甚至略高);
推荐在能用的情况下,还是用普通版本(或者说标准版本,这是相对于兼容版本而言的),虽然效率没有提高,但你用在一个复杂的工程中时,可能普通版本效率会高,因为相同的代码下,c++0x的效率要普遍的高一些,在st_asio_wrapper里面没有表现出来,是因为我特别的对兼容版本做过优化(而且我的使用也有限,比如有些无法优化的地方,我刚好不需要使用,就躲过去了);
需要开发者自己编译boost库,大概需要boost.system和boost.thread两个库。
五:开发教程(客户端)
客户端直接#include st_asio_wrapper_client.h,就可实现一个简单的客户端了,如下:
- //configuration
- #define SERVER_PORT 9527
- #define FORCE_TO_USE_MSG_RECV_BUFFER //force to use the msg recv buffer
- //configuration
- #include "st_asio_wrapper_client.h"
- using namespace st_asio_wrapper;
- #define QUIT_COMMAND "quit"
- #define RESTART_COMMAND "restart"
- #define RECONNECT_COMMAND "reconnect"
- #define SUSPEND_COMMAND "suspend"
- #define RESUME_COMMAND "resume"
- int main() {
- std::string str;
- st_service_pump service_pump;
- st_sclient client(service_pump);
- //there is no corresponding echo client demo as server endpoint
- //because echo server with echo client made dead loop, and occupy almost all the network resource
- client.set_server_addr(SERVER_PORT + 100, SERVER_IP);
- // client.set_server_addr(SERVER_PORT, "::1"); //ipv6
- // client.set_server_addr(SERVER_PORT, "127.0.0.1"); //ipv4
- service_pump.start_service(1);
- while(service_pump.is_running())
- {
- std::cin >> str;
- if (str == QUIT_COMMAND)
- service_pump.stop_service();
- else if (str == RESTART_COMMAND)
- {
- service_pump.stop_service();
- service_pump.start_service(1);
- }
- else if (str == RECONNECT_COMMAND)
- client.graceful_close(true);
- //the following two commands demonstrate how to suspend msg sending, no matter recv buffer been used or not
- else if (str == SUSPEND_COMMAND)
- client.suspend_send_msg(true);
- else if (str == RESUME_COMMAND)
- client.suspend_send_msg(false);
- else
- client.safe_send_msg(str);
- }
- }
- //restore configuration
- #undef SERVER_PORT
- #undef FORCE_TO_USE_MSG_RECV_BUFFER //force to use the msg recv buffer
- //restore configuration
以上例子中,客户端从控制台接收数据,调用safe_send_msg发送数据;当收到数据时,会输出到控制台(st_tcp_socket或者st_udp_socket实现);
其中,start_service开启服务,stop_service结束服务(退出时必须明确调用),is_running判断服务的运行状态;如果想修改服务端地址,则在调用start_service之前调用set_server_addr函数;
stop_service之后,可再次调用start_service开启服务;
不stop_service而直接想重连接,则以true调用st_connector的force_close或者graceful_close;
当然,一般来说,客户端不会只把收到的数据显示到控制台这么简单,此时需要从st_tcp_sclient或者st_udp_sclient派生一个类(如果你有多条连接,则从st_connector或者st_udp_socket派生一个类,并用st_tcp_client或者st_udp_client来管理它,这个请参考test_client这个demo,它支持多条连接),然后有两种方法供你选择,一:重写on_msg并在里面直接返回true(或者定义FORCE_TO_USE_MSG_RECV_BUFFER宏,至于为什么要这样,你需要看完所有st_asio_wrapper的一系列教程共四篇),然后再重写on_msg_handle并在里面做消息处理;二:重写on_msg,并在里面做消息处理,然后返回false。这两种方式的区别是:前者不会阻塞消息的接收,后者会,比如你的消息处理需要1秒,那么在这1秒钟之内,前者与接收消息并行,后者则不能接受消息,直到消息处理结束。另一个区别是:前者需要接收缓存,后者不需要。当然,这里说的阻塞,是指对当前套接字的阻塞,与其它套接字无关,比如在服务端,有两个套接字,当你处理套接字1的消息时,无论你用前面的哪一种方法,都不可能阻塞套接字2的消息接收。关于这个话题,请参看教程第四篇;
在消息发送成功之后,你有一次机会得到通知,那就是重写on_msg_send函数,它的参数就是这个消息(注意,是打包后的);
每调用一次send_msg或者safe_send_msg,对方必定收到一次一模一样的数据,二次开发者不用再考虑分包粘包问题(必须使用默认的打包解包器),这一特点你完全可以把它当成udp的行为;
st_socket里面有发送消息缓存,所以当二次开发者有数据需要发送的时候,可以随时调用send_msg(注意缓存满的问题,safe_send_msg保证数据发送成功,当缓存满时会等待)而不用关心当前连接是否已经建立,它会在条件适当的时候,为你发送数据。
你可能需要修改的宏有以下几类:
1.全局宏,服务端客户端均需要:
UNIFIED_OUT_BUF_NUM:unified_out类使用的缓存空间大小,默认2048;
MAX_MSG_LEN:消息最大长度(打包后的,拿默认的packer来说,它最大仅支持3998消息长度,因为还有一个2字节的包头),默认4000。对于默认打包器解包器,这个长度范围只能是1至(65535-2),因为包头只用了两个字节的缘故,如果想要超过这个限制,可定义HUGE_MSG宏;
HUGE_MSG:开户大消息支持,默认关闭。注意,大消息会占用大内存,请看asio_client这个demo,里面有演示用法(注释状态),以及对于占用大内在的解释;
MAX_MSG_NUM:每个st_socket消息缓存最大消息条数(接收和发送缓存共用,所以总的最大消息条数是2倍的MAX_MSG_NUM),默认1024;
ENHANCED_STABILITY:增强的健壮性,如果开启这个宏,所有service对象都会在最外层(io_service.run)包一层try catch,以增加健壮性,当然,增加try是会有效率损失的,本宏默认不开启;
FORCE_TO_USE_MSG_RECV_BUFFER:始终使用消息接收缓存,这个是编译期优化,前面说了,on_msg()返回true代表使用消息接收缓存,如果你的on_msg()永远返回true,则可以开启这个宏,那么st_tcp_socket或者st_udp_socket将不再调用on_msg()(根本不存在这个虚函数了)而是直接将消息放入消息接收缓存,这样可以提高一些效率,默认不开启本宏;
NO_UNIFIED_OUT:让st_asio_wrapper里面的所有输出失效;
CUSTOM_LOG:自定义输出,此时你需要提供5个日志函数,函数名和签名参看unified_out类,且要么是静态的,要么是全局的。
DEFAULT_PACKER:自定义打包器,它是一个类名,必须提供默认构造函数(即没有参数的构造函数)。
DEFAULT_UNPACKER:自定义解包器,它是一个类名,必须提供默认构造函数(即没有参数的构造函数)。
ST_SERVICE_THREAD_NUM:IO线程数量,用于运行io_service.run函数。
MAX_OBJECT_NUM:对象池最多支持的对象数量,默认4096;
REUSE_OBJECT:是否开启对象池,如果开启,当创建新对象时,将尝试使用已经被关闭的对象,此时将不会自动定时的释放被关闭的对象链表,请参看SOCKET_FREE_INTERVAL宏,默认不开启本宏;
SOCKET_FREE_INTERVAL:说这个宏之前,要说一下st_object_pool的内部工作原理:当调用del_object的时候(st_server_socket在on_recv_error里面的默认行为),st_object_pool的作法并不是删除这个对象,而是把这个对象移动到另外一个链表里面,这个链表里面的对象会被每SOCKET_FREE_INTERVAL秒遍历一次,以找到已经关闭超过CLOSED_SOCKET_MAX_DURATION秒钟的对象,然后真正的从内存中释放它,原因是当del_object的时候,可能还有其它的异步操作还没完成,或者完成了,但还在队列中没有被分发,如果此时从内存中释放对象,那么后面的异步回调的时候,可能会出现内存访问越界。这个问题可以通过为每一个异步调用都绑定一个指向本对象this指针的shared_ptr做为参数,但过度使用shared_ptr会影响到效率。单位为秒,默认10秒。如果开启了REUSE_OBJECT,则本宏根本不使用(也就不存在定时遍历了),因为被关闭的对象已经放入对象池,等着被重用,不能释放;
AUTO_CLEAR_CLOSED_SOCKET:服务端是否定时的循环的调用clear_all_closed_object()以清除已经被关闭的套接字,如果你不方便调用del_object,则对象池里面将会累积越来越多的被关闭了的对象(如果有连接出错,或者退出的话),你可以打开这个宏,让st_object_pool为你定时的做这些清除工作;注意,如果对象链表非常大,遍历链表是会影响效率的;遍历的时间间隔由CLEAR_CLOSED_SOCKET_INTERVAL定义,默认不开启本宏;
CLEAR_CLOSED_SOCKET_INTERVAL:定时调用clear_all_closed_object()间隔,单位为秒,默认60秒,如果未开启AUTO_CLEAR_CLOSED_SOCKET,则本宏根本不使用(也就不存在定时调用clear_all_closed_object()了);
CLOSED_SOCKET_MAX_DURATION:关闭连接多少秒钟之后,可以安全释放对象或者重用对象(取决于REUSE_OBJECT是否被定义,定义了就是重用,否则释放),默认为5秒。
2.tcp客户端专用宏:
GRACEFUL_CLOSE_MAX_DURATION:优雅关闭时,最长等待时间,单位为秒,默认5。
SERVER_IP:服务器IP地址,用字符串形式表示,默认"127.0.0.1";
SERVER_PORT:服务器端口,默认5050;
RE_CONNECT_INTERVAL:当连接服务器失败时,延时多长时间重连,单位是毫秒,默认500毫秒;
RE_CONNECT_CONTROL:打开此宏之后,可以控制重连接次数,运行时也可修改。
3.tcp服务端专用宏:
SERVER_PORT:服务器端口(服务器IP如果要设置的话,只能调用set_server_addr接口,不能通过宏来实现),默认5050;
TCP_DEFAULT_IP_VERSION:在不指定服务端IP时,通过这个宏指定IP协议的版本(v4还是v6,取值分别是boost::asio::ip::tcp::v4()和boost::asio::ip::tcp::v6()),如果指定了IP,则版本从ip地址中分析得来;
ASYNC_ACCEPT_NUM:最多同时投递多少个异步accept调用,默认1;
NOT_REUSE_ADDRESS:关闭端口重用,udp也用使用此宏。
4.udp客户端专用宏:
UDP_DEFAULT_IP_VERSION:在不指定IP时,通过这个宏指定IP协议的版本(v4还是v6,取值分别是boost::asio::ip::udp::v4()和boost::asio::ip::udp::v6()),如果指定了IP,则版本从ip地址中分析得来;
以上宏都可以按工程为单位来修改,你只需要在include相应st_asio_wrapper相关头文件之前,定义这些宏即可,具体例子demo里面都有。
from:http://blog.csdn.net/yang79tao/article/details/7724514
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