网络服务退出一个问题的解析

一、问题

在实际开发中遇到一个问题,解决的过程虽然不长,但确实是想得比较多,总结一下,以供参考。这是一个网络通信的服务端而且使用的是别人封装好的库,通信等都没有问题,但在退出时会报一个错误:“Failed to accept the socket”。这个错误引起的原因,通过查看堆栈信息和库源码,发现是服务端在线程中Wait时唤醒后会调用Accept函数引起的。虽然在退出时延时1秒可以解决问题,但这不是优雅的方式。一开始是认为封装库的Wait等待1秒造成必须退出时也跟着等待1秒。但在后来发现,线程的处理中其实已经有对退出线程的等待。以前遇到过类似问题,没有重视,这次一起搞定。

二、解决

解决的方法用了不少,下面一个个分析:
1、把原来的全局网络封装库变量修改为局部指针后,问题消失,即类似如下:

netlib nl;//全局变量
int net(){
...//netlib nl;//局部变量netlib * nl = new netlib;
std::thread td = std::thread([&](){nl.init();nl.stop();//修改为nl->init();nl.stop();});//td.deatch();//delete nl;//主动删除...td.join();
}

通过打印的日志发现,指针不主动回收由操作系统在程序完成后回收时,是不调用析构函数的。如果将上面的注释的删除指针解开,则会调用析构函数。但是对于局部和全局变量来说,则会主动调用析构函数,而错误也就是在这个析构函数中产生的。
2、释放顺序和析构函数
在netlib内部的接收网络数据函数中,也有一个线程,为了线程的安全退出在析构函数调用了类似下而把 机制:

netlib::~netlib{closesocket();//注意这个函数是调用的父类的函数,问题就在这if (td && td->joinable()) {td->join();}
// closesocket();//正确
}

理论上讲不会出现这个问题,但实际上只要是使用变量而不是指针(不主动删除)或者主动删除指针,同样会出现文中的异常。因为封装的库是继承了Socket类,所有的操作几乎全在父类中进行,于是突然怀疑是不是父类被先释放了相关值造成的,然后试着打印了一下(注意,这里引入了假的二次释放问题),验证确实如此。可忽然想到,释放顺序中,父类是后被释放的,这不符合道理的(不考虑虚基类)。于是写了一个相关释放的过程,发现确实是如此。
3、二次析构
事情到此,基本已经明了,然后 开始出昏招。由于程序都在一个工程中修改的,结果开始出现重复释放崩溃的问题,也就是说,有两次调用析构函数的动作,那想当然啊,二次析构崩溃的概率太大了。这个问题定位了足有半小时,才突然想起来是不是全局变量导致的,可又一想全局变量调用也不应该崩溃啊,毕竟全局变量只是定义了一下,又没有工作,连初始化都没有。然后自然就想起了为了验证父类先释放引入的函数,果然。这里说一下,这个netlib类有一个变量,它可以在判断返回是否为空指针,它有点稍微误导人,让人认为其可以使用,特别是在此次调试过程中,乱了套了。于是把后面的非判断空的函数上移,果然直接崩溃。立刻明白了怎么回事,引入了新BUG,二次释放崩溃不是真正的二次释放,是两个变量当然释放两次,只是因为引用了空指针调用相关函数,不崩溃会怎么样?

4、解决问题
这时候重新回来审视析构函数,经过分析日志,发现了端倪,那个异常总是在进入析构函数后,进入到第一个判断join后出现,而这个join意味着线程还活着,还在操作Socket,可一进入析构函数就调用了那个closesocket函数,它不能在前面啊,使用了它,当然后面的判断中父类中的指针当然是空的,线程在Wait(调用Accept)当然会报一个异常。然后 把其后移到正确位置,一切OK。
大意了,资源的释放一定要有顺序,在使用者之后再释放,或者提前使用函数控制线程退出(这也是测试的过程中使用的,即要stop函数中进行了线程的集中退出),只在析构函数中处理资源。其实这才是正规的处理方式,不要在构造和析构函数里进行业务相关的代码控制,此次使用封装库,降低了戒备心,致此结果。

三、扩展

在上面解决问题的基础上,又想到两个问题:
1、使用智能指针
使用智能指针测试的结果和变量基本类似(但得去除主动删除指针的代码),会有一个析构的动作,其它都没有问题。代码类似于:

  auto nl = netlib::get();std::thread td = std::thread([&]() {nl->init();nl->stop();});

2、使用线程detach
在前面的线程中使用了线程join的方式,让各个线程协调有序的退出,其实也可以使用detach,让线程主动分离。在本次的工程中,这样做是没有问题的,但需要注意的是,如果需要协调各个线程中有相关资源时互相调用时,还是需要处理一下线程中退出的顺序,否则仍然会引起崩溃。
这里只是一个Socket的接收动作,从打印日志看,直接就退出了子线程,然后 父线程再调用析构函数(调用关闭Socket)退出。
这个问题,连带测试用例和相关分析,用了小半天时间,也是一个教训吧。

四、总结

其实,正如前面的分析,解决问题的思路其实就是基础知识的检查过程。在这次解决问题的过程中,数次发现和基础知识理解对不上,所以否定了自己的想法(比如析构函数的顺序)。只要按照标准和规则来,解决问题一定是水到渠成的。不要总想着弯道超车,没有大量的基础知识做底子,超车也是运气的结果。
这次解决这个问题,正是一次比较多面的对基础知识的一次综合运用,收获颇丰。

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