C++项目——集群聊天服务器项目(三)muduo网络库

今天来介绍集群聊天器项目中网络模块代码的核心模块——muduo网络库，一起来看看吧~

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一、muduo网络库介绍

muduo由陈硕大佬开发，是一个基于非阻塞IO和事件驱动的C++高并发TCP网络库

网络设计：reactors in threads - one loop per thread

one loop per thread指的是：

（1）一个线程只能有一个事件循环（EventLoop）

（2）一个文件描述符只能由一个线程进行读写，即一个TCP连接必须归属于某个EventLoop管理。

方案的特点是one loop per thread，有一个main reactor负载accept连接，然后把连接分发到某个sub reactor，该连接的所用操作都在那个sub reactor所处的线程中完成。

多个连接可能被分派到多个线程中，以充分利用CPU。

Reactor poll的大小是固定的，根据CPU的数目确定。

原理：一个Base IO thread负责accept新的连接，接收到新的连接以后，使用轮询的方式在reactor pool中找到合适的sub reactor将这个连接挂载上去，这个连接上的所有任务都在这个sub reactor上完成。

如果有过多的耗费CPU I/O的计算任务，可以提交到创建的ThreadPool线程池中专门处理耗时的计算任务。

将epoll和线程池封装起来，好处是能够把网络的I/O代码与业务代码区分开

二、muduo网络库主要的类

TcpServer:用于编写服务器程序的类

TcpClient:用于编写客户端程序的类

接下来使用muduo网络库开发一个基本的服务器程序

三、基于muduo网络库开发服务器程序

3.1 基本步骤

1.组合TcpServer对象

2.创建EventLoop事件循环对象的指针

3.明确TcpServer构造函数需要什么参数，输出ChatServer的构造函数

4.在当前服务器类的构造函数中，注册处理连接和读写事件的回调函数

5.设置合适的服务端线程数量，muduo会自动划分I/O线程和worker线程

3.2 代码

头文件

#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <iostream>
#include <functional>
#include <string>
using namespace std;
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;
using namespace placeholders;

组合TcpServer对象

创建EventLoop事件循环对象的指针

明确TcpServer构造函数需要什么参数

class ChatServer
{
public:ChatServer(EventLoop* loop,                 //事件循环——Reactor反应堆const InetAddress& listenAddr,      //IP和端口const string& nameArg)              //服务器的名字: _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop){}
private:TcpServer _server;EventLoop *_loop;       //epoll
};

输出ChatServer的构造函数

构造函数负责给服务器注册用户连接与断开回调函数，注册读写事件回调函数，并设置线程数量，muduo网络库会自动分配线程用于主reactor和子reactor

 ChatServer(EventLoop* loop,                 //事件循环——Reactor反应堆const InetAddress& listenAddr,      //IP和端口const string& nameArg)              //服务器的名字: _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop){//给服务器注册用户连接的创建和断开回调_server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::OnConnection,this,_1));//给服务器注册用户读写事件回调_server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::OnMessage,this,_1,_2,_3));//设置服务器的线程数量  1 I/O线程，3个worker线程_server.setThreadNum(4);}

开启时间循环函数

    //开启事件循环void start(){_server.start();}

连接与断开回调函数：显示上线和下线

    //专门处理用户连接创建和断开    epollvoid OnConnection(const TcpConnectionPtr&conn){if(conn->connected()){cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() <<  " state:online" << endl;}else{cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() <<  " state:offline" << endl;conn->shutdown();}}

读写事件回调函数：这里的功能是将客户端发来的信息发回去

    //专门处理用户读写事件    void OnMessage(const TcpConnectionPtr&conn ,    //连接Buffer*buffer,            //缓冲区Timestamp time)          //接受到数据的时间信息{         string buf = buffer->retrieveAllAsString();cout << "recv data : " << buf << " time:" << time.toString() << endl;conn->send(buf);}

main函数

int main(){EventLoop loop; //epollInetAddress addr("127.0.0.1",6000);ChatServer server(&loop,addr,"ChatServer");server.start();         loop.loop();        //epoll_wait以阻塞方式等待新用户连接或读写事件等return 0;}

全部代码：

/*muduo网络库给用户提供了两个主要的类
TcpServer:用于编写服务器程序的类
TcpClient:用于编写客户端程序的类将epoll和线程池封装起来，好处是能够把网络的I/O代码与业务代码区分开
*/#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <iostream>
#include <functional>
#include <string>
using namespace std;
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;
using namespace placeholders;/*基于muduo网络库开发服务器程序
1.组合TcpServer对象
2.创建EventLoop事件循环对象的指针
3.明确TcpServer构造函数需要什么参数，输出ChatServer的构造函数
4.在当前服务器类的构造函数中，注册处理连接和读写事件的回调函数
5.设置合适的服务端线程数量，muduo会自动划分I/O线程和worker线程
*/
class ChatServer
{
public:ChatServer(EventLoop* loop,                 //事件循环——Reactor反应堆const InetAddress& listenAddr,      //IP和端口const string& nameArg)              //服务器的名字: _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop){//给服务器注册用户连接的创建和断开回调_server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::OnConnection,this,_1));//给服务器注册用户读写事件回调_server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::OnMessage,this,_1,_2,_3));//设置服务器的线程数量  1 I/O线程，3个worker线程_server.setThreadNum(4);}//开启事件循环void start(){_server.start();}private://专门处理用户连接创建和断开    epollvoid OnConnection(const TcpConnectionPtr&conn){if(conn->connected()){cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() <<  " state:online" << endl;}else{cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() <<  " state:offline" << endl;conn->shutdown();}}//专门处理用户读写事件    void OnMessage(const TcpConnectionPtr&conn ,    //连接Buffer*buffer,            //缓冲区Timestamp time)          //接受到数据的时间信息{         string buf = buffer->retrieveAllAsString();cout << "recv data : " << buf << " time:" << time.toString() << endl;conn->send(buf);}TcpServer _server;EventLoop *_loop;       //epoll
};int main(){EventLoop loop; //epollInetAddress addr("127.0.0.1",6000);ChatServer server(&loop,addr,"ChatServer");server.start();         loop.loop();        //epoll_wait以阻塞方式等待新用户连接或读写事件等return 0;}

3.3 服务器程序执行

3.3.1 g++编译

g++ -o server muduo_server.cpp -lmuduo_net -lmuduo_base -lpthread

终端输入上述语句，其中，g++ -I头文件搜索路径 -L库文件搜素路径 -l库名称，执行server文件，结果如下：

可以看到客户端登录成功后，信息成功回显！

telnet 127.0.0.1 6000

3.3.2 CMake编译

可以查看Linux环境下是否有CMake，有muduo库其实就已经有CMake了，通过下面的命令查看版本号

cmake -version

在3.2文件的同级目录下，创建CMakeLists.txt文件，分别写出编译选项、需要编译的源文件列表、可执行文件存储的路径、生成可执行文件、以及链接的库文件

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(main)# 配置编译选项
set(CMAKE_CXX_FLAGS ${CMAKE_CXX_FLAGS} -g)  # 可调试可执行文件#配置头文件搜索路径
# include_directories()#配置库文件搜索路径
# link_directories()# 设置需要编译的源文件列表
set(SRC_LIST ./muduo_server.cpp)
# 设置可执行文件存储的路径
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)# 把.指定路径下的所有源文件放入SRC_LIST变量名中
# aux_source_directory(.SRC_LIST)# 表示生成可执行文件server，由SRC_LIST变量定义的源文件而来
add_executable(server ${SRC_LIST})  # 生成可执行文件#表示server这个目标程序，需要链接muduo_net muduo_base pthread库文件
target_link_libraries(server muduo_net muduo_base pthread)

可以看到，这里将可执行文件放在了项目文件的bin文件夹下，执行server文件同样回显相同的结果