Zinx框架-游戏服务器开发002：框架学习-按照三层结构模式重构测试代码+Tcp数据适配+时间轮定时器

文章目录

  • 1 Zinx框架总览
  • 2 三层模式的分析
  • 3 三层重构原有的功能 - 头文件
    • 3.1 通道层Stdin和Stdout类
      • 3.1.2 StdInChannel
      • 3.1.2 StdOutChannel
    • 3.2 协议层CmdCheck和CmdMsg类
      • 3.2.1 CmdCheck单例模式
        • 3.2.1.1 单例模式
        • 3.2.1.2 * 命令识别类向业务层不同类别做分发
      • 3.2.2 CmdMsg自定义用户信息类，继承UserData
    • 3.3 业务层：回显类, 输出通道控制类, 日期前缀管理类
      • 3.3.1 回显对象EchoRole
      • 3.3.2 控制输入输出
      • 3.3.3 日期管理类
  • 4 Tcp数据适配
    • 4.1 工厂类 - 框架头文件分析
    • 4.2 tcp通道实现
      • 4.2.1 Tcp套接字通道通信类
      • 4.2.2 tcp数据套接字通道类的工厂类
  • 5 时间轮定时器
    • 5.1 timerfd产生超时事件
      • 5.1.1 测试代码
    • 5.2 时间轮设置
      • 5.2.1 时间轮的定义
      • 5.2.2 时间轮的移动
      • 5.2.3 添加和删除任务
        • 5.2.3.1 添加任务
        • 5.2.3.2 删除任务
    • 5.3 定时器设置
      • 5.3.1 定时器定义
      • 5.3.2 定时器初始化
      • 5.3.3 输出hello world

1 Zinx框架总览

在这里插入图片描述

2 三层模式的分析

在这里插入图片描述

3 三层重构原有的功能 - 头文件

三层结构重构原有功能

  1. 自定义消息类，继承UserData，添加一个成员变量szUserData
  2. 定义多个Role类继承Irole，重写ProcMsg函数，进行不同处理
  3. 定义protocol类，继承Iprotocol，重写四个函数，两个函数时原始
    数据和用户数据之间的转换；另两个用来找消息处理对象和消息发
    送对象。
  4. 定义channel类，继承Ichannel，在getnextinputstage函数中返回协
    议对象

3.1 通道层Stdin和Stdout类

通道类，派生自基础处理者类，提供基于系统调用的数据收发功能
一般地，用户应该根据处理的文件（信息源）不同而创建通道类的子类或选用合适的实用类（已经提供的通道类子类）来完成系统级文件IO
在这里插入图片描述

class StdInChannel :public Ichannel
{
public:StdInChannel();virtual ~StdInChannel();// 通过 Ichannel 继承virtual bool Init() override;virtual bool ReadFd(std::string& _input) override;virtual bool WriteFd(std::string& _output) override;virtual void Fini() override;virtual int GetFd() override;virtual std::string GetChannelInfo() override;virtual AZinxHandler* GetInputNextStage(BytesMsg& _oInput) override;
};class StdOutChannel :public Ichannel
{// 通过 Ichannel 继承virtual bool Init() override;virtual bool ReadFd(std::string& _input) override;virtual bool WriteFd(std::string& _output) override;virtual void Fini() override;virtual int GetFd() override;virtual std::string GetChannelInfo() override;virtual AZinxHandler* GetInputNextStage(BytesMsg& _oInput) override;
};

3.1.2 StdInChannel

bool StdInChannel::ReadFd(std::string& _input)
{cin >> _input;return true;
}bool StdInChannel::WriteFd(std::string& _output)
{return false;
}int StdInChannel::GetFd()
{return 0;
}std::string StdInChannel::GetChannelInfo()
{return "stdin";
}AZinxHandler* StdInChannel::GetInputNextStage(BytesMsg& _oInput)
{/*返回协议对象*/return CmdCheck::GetInstance();
}

3.1.2 StdOutChannel

bool StdOutChannel::ReadFd(std::string& _input)
{return false;
}bool StdOutChannel::WriteFd(std::string& _output)
{cout << _output << endl;return true;
}int StdOutChannel::GetFd()
{return 1;
}std::string StdOutChannel::GetChannelInfo()
{return "stdout";
}AZinxHandler* StdOutChannel::GetInputNextStage(BytesMsg& _oInput)
{return nullptr;
}

3.2 协议层CmdCheck和CmdMsg类

3.2.1 CmdCheck单例模式

  1. 原始数据和业务数据相互函数，开发者重写该函数，实现协议
  2. 获取处理角色对象函数，开发者应该重写该函数，用来指定当前产生的用户数据消
  3. 获取发送通道函数，开发者应该重写该函数，用来指定当前字节流应该由哪个通道对象发出
class CmdCheck :public Iprotocol
{CmdCheck();virtual ~CmdCheck();static CmdCheck *poSingle;
public:// 通过 Iprotocol 继承/*原始数据和业务数据相互函数，开发者重写该函数，实现协议*/virtual UserData * raw2request(std::string _szInput) override;virtual std::string * response2raw(UserData & _oUserData) override;/*获取处理角色对象函数，开发者应该重写该函数，用来指定当前产生的用户数据消息应该传递给哪个角色处理*/virtual Irole * GetMsgProcessor(UserDataMsg & _oUserDataMsg) override;/*获取发送通道函数，开发者应该重写该函数，用来指定当前字节流应该由哪个通道对象发出*/virtual Ichannel * GetMsgSender(BytesMsg & _oBytes) override;static CmdCheck *GetInstance() {return poSingle;}std::string szOutChannel;
};
3.2.1.1 单例模式

构造全局唯一的协议对象

#include "CmdCheck.h"
#include "CmdMsg.h"
#include "EchoRole.h"
using namespace std;CmdCheck *CmdCheck::poSingle = new CmdCheck();
3.2.1.2 * 命令识别类向业务层不同类别做分发

通过是不是命令来进行区分：if (isCmd)

Irole * CmdCheck::GetMsgProcessor(UserDataMsg & _oUserDataMsg)
{szOutChannel = _oUserDataMsg.szInfo;if ("stdin" == szOutChannel){szOutChannel = "stdout";}/*根据命令不同，交给不同的处理role对象*/auto rolelist = ZinxKernel::Zinx_GetAllRole();auto pCmdMsg = dynamic_cast<CmdMsg *>(_oUserDataMsg.poUserData);/*读取当前消息是否是命令*/bool isCmd = pCmdMsg->isCmd;Irole *pRetRole = NULL;for (Irole *prole : rolelist){if (isCmd){auto pOutCtrl = dynamic_cast<OutputCtrl *>(prole);if (NULL != pOutCtrl){pRetRole = pOutCtrl;break;}}else{auto pDate = dynamic_cast<DatePreRole *>(prole);if (NULL != pDate){pRetRole = pDate;break;}}}return pRetRole;
}

3.2.2 CmdMsg自定义用户信息类，继承UserData

class CmdMsg :public UserData
{
public:/*成员变量表示要回显的字符串*/std::string szUserData;/*开启输出标志*/bool isOpen = true;/*该消息是命令*/bool isCmd = false;/*要加前缀*/bool needDatePre = false;CmdMsg();virtual ~CmdMsg();
};

3.3 业务层：回显类, 输出通道控制类, 日期前缀管理类

3.3.1 回显对象EchoRole

主要有init， procmsg，fini三个函数

#pragma once
#include <zinx.h>class EchoRole :public Irole
{
public:EchoRole();virtual ~EchoRole();// 通过 Irole 继承virtual bool Init() override;virtual UserData * ProcMsg(UserData & _poUserData) override;virtual void Fini() override;
};
  • 容易出错的点：参数一必须是一个堆对象
UserData * EchoRole::ProcMsg(UserData & _poUserData)
{/*写出去*/GET_REF2DATA(CmdMsg, input, _poUserData);CmdMsg *pout = new CmdMsg(input);ZinxKernel::Zinx_SendOut(*pout, *(CmdCheck::GetInstance()));return nullptr;
}

3.3.2 控制输入输出

  1. 写一个关闭输出的角色类，摘除输出通道或添加输出通道
  2. 在CmdMsg用户数据类中添加开关标志，是否是命令标志
  3. 在协议类中，根据输入字符串，设置开关标志和是否是命令的标志
  4. 在协议类分发消息时，判断是否是命令，是命令则发给关闭输出角 色类，否则发给回显角色类
class OutputCtrl :public Irole {// 通过 Irole 继承virtual bool Init() override;virtual UserData * ProcMsg(UserData & _poUserData) override;virtual void Fini() override;Ichannel *pOut = NULL;
};

3.3.3 日期管理类

class DatePreRole :public Irole {// 通过 Irole 继承virtual bool Init() override;virtual UserData * ProcMsg(UserData & _poUserData) override;virtual void Fini() override;bool needAdd = false;
};

4 Tcp数据适配

4.1 工厂类 - 框架头文件分析

  • 产生tcp数据套接字通道类的抽象工厂类。
    • 开发者需要重写CreateTcpDataChannel函数，来返回一个tcp通道对象。
    • 般地，开发者应该同时创建一对tcp通道类和工厂类
class IZinxTcpConnFact {
public:virtual ZinxTcpData *CreateTcpDataChannel(int _fd) = 0;
};
  • tcp监听通道类，这是一个实体类（不建议继承该类）。
    • 开发者可以直接创建tcp监听通道对象，
    • 一般地，开发者应该在该类的构造函数中，指定一个tcp套接字通道类的工厂类，当有连接到来后，该工厂类的成员方法会被调用
class ZinxTCPListen :public Ichannel
{
private:unsigned short m_usPort = 0;int m_fd = -1;IZinxTcpConnFact *m_ConnFac = NULL;public:ZinxTCPListen(unsigned short _usPort, IZinxTcpConnFact *_pConnFac) :m_usPort(_usPort), m_ConnFac(_pConnFac){}virtual ~ZinxTCPListen();virtual bool Init() override;virtual bool ReadFd(std::string & _input) override;virtual bool WriteFd(std::string & _output) override;virtual void Fini() override;virtual int GetFd() override;virtual std::string GetChannelInfo() override;virtual AZinxHandler * GetInputNextStage(BytesMsg & _oInput);
};

4.2 tcp通道实现

在这里插入图片描述

4.2.1 Tcp套接字通道通信类

  • tcp数据套接字通道类，继承通道类，该类也是一个抽象类，需要开发者继承该类，重写GetInputNextStage函数以指定读取到的字节流的处理方式
// h
class myTcpData :public ZinxTcpData {
public:myTcpData(int _fd) :ZinxTcpData(_fd) {}// 通过 ZinxTcpData 继承virtual AZinxHandler* GetInputNextStage(BytesMsg& _oInput) override;
};
  • Q: Ichannel对象读取到的数据给谁了？
    • 给该对象调用GetInputNextStage函数返回的对象
AZinxHandler* myTcpData::GetInputNextStage(BytesMsg& _oInput)
{/*返回协议对象*/return CmdCheck::GetInstance();
}
  • Q: Iprotocol对象转换出的用户请求给谁了？
    • 给该对象调用GetMsgProcessor函数返回的对象

4.2.2 tcp数据套接字通道类的工厂类

  • 产生tcp数据套接字通道类的抽象工厂类，开发者需要重写CreateTcpDataChannel函数，来返回一个tcp通道对象
    一般地，开发者应该同时创建一对tcp通道类和工厂类
// h
class myFact :public IZinxTcpConnFact {// 通过 IZinxTcpConnFact 继承virtual ZinxTcpData* CreateTcpDataChannel(int _fd) override;
};

ZinxTcpData* myFact::CreateTcpDataChannel(int _fd)
{return new myTcpData(_fd);
}

5 时间轮定时器

5.1 timerfd产生超时事件

timerfd_create()返回定时器文件描述符
timerfd_settime()设置定时周期，立刻开始计时
read，读取当当前定时器超时的次数，没超时会阻塞.
一般地，会将定时器文件描述符结合IO多路复用使用

5.1.1 测试代码

#include<sys/timerfd.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int iTimerfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);struct itimerspec period{{5, 0},{5, 0}};timerfd_settime(iTimerfd,0, &period,NULL);__uint64_t count = 0;while(1) {read(iTimerfd, &count, sizeof(count));puts("time out");}
}

在这里插入图片描述

5.2 时间轮设置

单例模式

AZinxHandler * ZinxTimerChannel::GetInputNextStage(BytesMsg & _oInput)
{return &TimerOutMng::GetInstance();
}TimerOutMng TimerOutMng::single;

5.2.1 时间轮的定义

// h
class TimerOutProc {
public:virtual void Proc() = 0;virtual int GetTimeSec() = 0;/*所剩圈数*/int iCount = -1;
};
  • vector存储轮的齿
  • 每个齿里用list存每个定时任务
  • 每个定时任务需要记录剩余圈数
  • 时间轮类中要有一个刻度，每秒进一步
TimerOutMng::TimerOutMng()
{/*创建10个齿*/for (int i = 0; i < 10; i++){list<TimerOutProc *> tmp;m_timer_wheel.push_back(tmp);}
}

5.2.2 时间轮的移动

// h
class TimerOutMng :public AZinxHandler {std::vector<std::list<TimerOutProc *> > m_timer_wheel;int cur_index = 0;static TimerOutMng single;TimerOutMng();
public:/*处理超时事件,遍历所有超时任务*/virtual IZinxMsg * InternelHandle(IZinxMsg & _oInput) override;virtual AZinxHandler * GetNextHandler(IZinxMsg & _oNextMsg) override;void AddTask(TimerOutProc *_ptask);void DelTask(TimerOutProc *_ptask);static TimerOutMng &GetInstance() {return single;}
};
  • 移动当前刻度
  • 遍历当前齿中的任务列表
  • 若圈数为0，则执行处理函数，摘除本节点，重新添加
  • 否则，圈数–
IZinxMsg * TimerOutMng::InternelHandle(IZinxMsg & _oInput)
{unsigned long iTimeoutCount = 0;GET_REF2DATA(BytesMsg, obytes, _oInput);obytes.szData.copy((char *)&iTimeoutCount, sizeof(iTimeoutCount), 0);while (iTimeoutCount-- > 0){/*移动刻度*/cur_index++;cur_index %= 10;list<TimerOutProc *> m_cache;/*遍历当前刻度所有节点，指向处理函数或圈数-1，*/for (auto itr = m_timer_wheel[cur_index].begin(); itr != m_timer_wheel[cur_index].end(); ){if ((*itr)->iCount <= 0){/*缓存待处理的超时节点*/m_cache.push_back(*itr);auto ptmp = *itr;itr = m_timer_wheel[cur_index].erase(itr);AddTask(ptmp);}else{(*itr)->iCount--;++itr;}}/*统一待处理超时任务*/for (auto task : m_cache){task->Proc();}}return nullptr;
}

5.2.3 添加和删除任务

5.2.3.1 添加任务
  • 计算当前任务在哪个齿上
  • 添加该任务到该齿对应的list里
  • 计算所需圈数记录到任务中
void TimerOutMng::AddTask(TimerOutProc * _ptask)
{/*计算当前任务需要放到哪个齿上*/int index = (_ptask->GetTimeSec() + cur_index) % 10;/*把任务存到该齿上*/m_timer_wheel[index].push_back(_ptask);/*计算所需圈数*/_ptask->iCount = _ptask->GetTimeSec() / 10;
}
5.2.3.2 删除任务
  • 遍历所有齿
  • 在每个齿中遍历所有节点
  • 若找到则删除并返回
void TimerOutMng::DelTask(TimerOutProc * _ptask)
{/*遍历时间轮所有齿，删掉任务*/for (list<TimerOutProc *> &chi : m_timer_wheel){for (auto task : chi){if (task == _ptask){chi.remove(_ptask);return;}}}
}

5.3 定时器设置

5.3.1 定时器定义

class ZinxTimerChannel :public Ichannel
{int m_TimerFd = -1;public:ZinxTimerChannel();virtual ~ZinxTimerChannel();// 通过 Ichannel 继承virtual bool Init() override;virtual bool ReadFd(std::string & _input) override;virtual bool WriteFd(std::string & _output) override;virtual void Fini() override;virtual int GetFd() override;virtual std::string GetChannelInfo() override;virtual AZinxHandler * GetInputNextStage(BytesMsg & _oInput) override;
};

5.3.2 定时器初始化

/*创建定时器文件描述符*/
bool ZinxTimerChannel::Init()
{bool bRet = false; //判断成功或者失败/*创建文件描述符*/int iFd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);if (0 <= iFd){/*设置定时周期*/struct itimerspec period = {{1,0}, {1,0}};if (0 == timerfd_settime(iFd, 0, &period, NULL)){bRet = true;m_TimerFd = iFd;  }}return bRet;
}
/*读取超时次数*/
bool ZinxTimerChannel::ReadFd(std::string & _input)
{bool bRet = false;char buff[8] = { 0 };if (sizeof(buff) == read(m_TimerFd, buff, sizeof(buff))){bRet = true;_input.assign(buff, sizeof(buff));}return bRet;
}bool ZinxTimerChannel::WriteFd(std::string & _output)
{return false;
}/*关闭文件描述符*/
void ZinxTimerChannel::Fini()
{close(m_TimerFd);m_TimerFd = -1;
}/*返回当前的定时器文件描述符*/
int ZinxTimerChannel::GetFd()
{return m_TimerFd;
}std::string ZinxTimerChannel::GetChannelInfo()
{return "TimerFd"; // 名字随便起的
}

5.3.3 输出hello world

class output_hello :public AZinxHandler {// 通过 AZinxHandler 继承virtual IZinxMsg * InternelHandle(IZinxMsg & _oInput) override{auto pchannel = ZinxKernel::Zinx_GetChannel_ByInfo("stdout");std::string output = "hello world";ZinxKernel::Zinx_SendOut(output, *pchannel);return nullptr;}virtual AZinxHandler * GetNextHandler(IZinxMsg & _oNextMsg) override{return nullptr;}
} *pout_hello = new output_hello();

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