Boost ASIO攻破！！！（★firecat推荐★）

文章来源：http://www.cppblog.com/shanoa/archive/2009/06/26/88606.aspx

注意事项：

1、研究asio的源码，需要多多关注\boost\asio\detail\impl\*.ipp系列文件。里面封装了许多windows底层API函数。例如IOCP相关的函数，CreateIoCompletionPort()可以在win_iocp_io_service.ipp文件找到。文件\boost\asio\detail\socket_ops.hpp和\boost\asio\detail\impl\socket_ops.ipp涉及较多底层操作。

2、 一般来说,*.h里面只有声明,没有实现,而*.hpp里声明实现都可以有,后者可以减少.cpp的数量。.hpp文件,其实质就是将.cpp的实现代码混入.h头文件当中，定义与实现都包含在同一文件，则该类的调用者只需要include该cpp文件即可，无需再将cpp加入到project中进行编译。而实现代码将直接编译到调用者的obj文件中，不再生成单独的obj,采用hpp将大幅度减少调用project中的cpp文件数与编译次数，也不用再发布烦人的lib与dll,因此非常适合用来编写公用的开源库。

3、.ipp文件，奇葩，只有boost独有。boost asio的C++源文件。

转载正文：

花了足足3天时间，外加1天心情休整，终于在第5天编写出了一个能运行的基于asio和thread_group的框架，差点没气晕过去，把源码都看懂了才感觉会用了。
测试了一下，debug下一万次回应耗时800+毫秒，release下是200+毫秒，机器配置双核2.5G英特尔，4个线程并行工作，无错的感觉真好，再也不用担心iocp出一些奇怪的问题啦，因为是巨人们写的实现，呵呵。

进入正题，简要说一下asio的实现原理吧。在win32平台上，asio是基于IOCP技术实现的，我以前也用过IOCP，却没想到居然能扩展成这样，真是神奇！在其他平台下还会有别的方法去实现，具体见io_service类下面这部分的源码：

  // The type of the platform-specific implementation.
#if defined(BOOST_ASIO_HAS_IOCP)
  typedef detail::win_iocp_io_service impl_type;
  friend class detail::win_iocp_overlapped_ptr;
#elif defined(BOOST_ASIO_HAS_EPOLL)
  typedef detail::task_io_service<detail::epoll_reactor<false> > impl_type;
#elif defined(BOOST_ASIO_HAS_KQUEUE)
  typedef detail::task_io_service<detail::kqueue_reactor<false> > impl_type;
#elif defined(BOOST_ASIO_HAS_DEV_POLL)
  typedef detail::task_io_service<detail::dev_poll_reactor<false> > impl_type;
#else
  typedef detail::task_io_service<detail::select_reactor<false> > impl_type;
#endif

这部分代码其实就在boost::asio::io_service类声明中的最前面几行，可以看见在不同平台下，io_service类的实现将会不同。很显然，windows平台下当然是win_iocp_io_service类为实现了（不过我一开始还以为win_iocp_io_service是直接拿出来用的呢，还在疑惑这样怎么有移植性呢？官方文档也对该类只字不提，其实我卡壳就是卡在这里了，差点就直接用这个类了^_^!）。

那么就分析一下win_iocp_io_service的代码（\boost\asio\detail\win_iocp_io_service.hpp和\boost\asio\detail\impl\win_iocp_io_service.ipp）吧，这里完全是用IOCP来路由各种任务，大家使用post来委托任务，内部调用的其实是IOCP的PostQueuedCompletionStatus函数，然后线程们用run来接受任务，内部其实是阻塞在IOCP的GetQueuedCompletionStatus函数上，一旦有了任务就立即返回，执行完后再一个循环，继续阻塞在这里等待下一个任务的到来，这种设计思想堪称神奇，对线程、服务以及任务完全解耦，灵活度达到了如此高度，不愧为boost库的东西！我只能有拜的份了...

说一下总体的设计思想，其实io_service就像是劳工中介所，而一个线程就是一个劳工，而调用post的模块相当于富人们，他们去中介所委托任务，而劳工们就听候中介所的调遣去执行这些任务，任务的内容就写在富人们给你的handler上，也就是函数指针，指针指向具体实现就是任务的实质内容。其实在整个过程中，富人们都不知道是哪个劳工帮他们做的工作，只知道是中介所负责完成这些就可以了。这使得逻辑上的耦合降到了最低。不过这样的比喻也有个不恰当的地方，如果硬要这样比喻的话，我只能说：其实劳工里面也有很多富人的^o^! 。很多劳工在完成任务的过程中自己也托给中介所一些任务，然后这些任务很可能还是自己去完成。这也难怪，运行代码的总是这些线程，那么调用post的肯定也会有这些线程了，不过不管怎么说，如此循环往复可以解决问题就行，比喻不见得就得恰当，任何事物之间都不可能完全相同，只要能阐述思想就行。

最后还要说明的一点就是：委托的任务其实可以设定执行的时间的，很不错的设定，内部实现则是通过定时器原理，GetQueuedCompletionStatus有一个等待时间的参数似乎被用在这方面，还有源码中的定时器线程我并没有过多的去理解，总之大体原理已基本掌握，剩下的就是使劲的用它了！！！

另外为了方便人交流，在这里插入一些代码可能更容易让人理解吧，
下面这个是启动服务时的代码：

void ServerFramework::run()
{
    boost::thread_group workers;
    for (uint32 i = 0; i < mWorkerCount; ++i)
        workers.create_thread(
            boost::bind(&boost::asio::io_service::run, &mIoService));
    workers.join_all();
}

在打开前就得分配好任务，否则线程们运行起来就退出了，阻塞不住，任务的分配就交给open函数了，它是分配了监听端口的任务，一旦有了连接就会抛出一个任务，其中一个线程就会开始行动啦。

void ServerFramework::open(const String& address, const String& port, uint32 nWorkers /*= DEFAULT_WORKER_COUNT*/)
{
    // Open the acceptor with the option to reuse the address (i.e. SO_REUSEADDR).
    boost::asio::ip::tcp::resolver resolver(mIoService);
    boost::asio::ip::tcp::resolver::query query(address, port);
    boost::asio::ip::tcp::endpoint endpoint = *resolver.resolve(query);

    mAcceptor.open(endpoint.protocol());
    mAcceptor.set_option(boost::asio::ip::tcp::acceptor::reuse_address(true));
    mAcceptor.bind(endpoint);
    mAcceptor.listen();

    mNextConnection = new Connection(this);
    mAcceptor.async_accept(mNextConnection->getSocket(),
        boost::bind(&ServerFramework::__onConnect, this,
        boost::asio::placeholders::error));

    mWorkerCount = nWorkers;
    if (mWorkerCount == DEFAULT_WORKER_COUNT)
    {
        mWorkerCount = 4;
    }
}

open函数中给io_service的一个任务就是在有链接访问服务器端口的情况下执行ServerFramework::__onConnect函数，有一点需要格外注意的，io_service必须时刻都有任务存在，否则线程io_service::run函数将返回，于是线程都会结束并销毁，程序将退出，所以，你必须保证无论何时都有任务存在，这样线程们即使空闲了也还是会继续等待，不会销毁。所以，我在ServerFramework::__onConnect函数中又一次给了io_service相同的任务，即：继续监听端口，有链接了还是调用ServerFramework::__onConnect函数。如果你在ServerFramework::__onConnect执行完了还没有给io_service任务的话，那么一切都晚了...... 代码如下：

void ServerFramework::__onConnect(const BoostSysErr& e)
{
    if (e)
    {
        MOELOG_DETAIL_WARN(e.message().c_str());
    }

    Connection* p = mNextConnection;
    mNextConnection = new Connection(this);

    // 再次进入监听状态
    mAcceptor.async_accept(mNextConnection->getSocket(),
        boost::bind(&ServerFramework::__onConnect, this,
        boost::asio::placeholders::error));

    // 处理当前链接
    __addConnection(p);
    p->start();
}

最后，展示一下这个类的所有成员变量吧：

    // 用于线程池异步处理的核心对象
    boost::asio::io_service mIoService;

    // 网络链接的接收器，用于接收请求进入的链接
    boost::asio::ip::tcp::acceptor mAcceptor;

    // 指向下一个将要被使用的链接对象
    Connection* mNextConnection;

    // 存储服务器链接对象的容器
    ConnectionSet mConnections;

    //// 为链接对象容器准备的strand，防止并行调用mConnections
    //boost::asio::io_service::strand mStrand_mConnections;

    // 为链接对象容器准备的同步锁，防止并行调用mConnections
    boost::mutex mMutex4ConnSet;

    // 为控制台输出流准备的strand，防止并行调用std::cout
    AsioService::strand mStrand_ConsoleIostream;

    // 工作线程的数量
    uint32 mWorkerCount;

但愿这篇随笔也能对正在研究asio的朋友们有所帮助吧。