【Muduo】TcpServer类

TcpServer统领之前所有的类，是用户直接使用的类。它通过ThreadPool管理所有的loopthread，保存所有的TcpConnection，保存用户提供的各种回调函数并向TcpConnection的Channel中注册回调。它负责监听指定的端口，并接受来自客户端的连接请求，为每个连接创建一个TcpConnection对象进行管理。它的业务逻辑较先前的三大组件来说，还是比较简明的。

主要成员变量

  • EventLoop* loop_：指向事件循环的指针，这是由用户创建并传入的，是mainLoop。事件循环是Muduo网络库的核心组件之一，负责监听文件描述符上的事件（如可读、可写、错误等），并调度相应的事件处理函数。
  • InetAddress listenAddr_：表示服务器监听的地址和端口。
  • Acceptor acceptor_：Acceptor对象用于监听指定的端口，并接受来自客户端的连接请求。当有新的连接请求到达时，Acceptor会调用相应的回调函数进行处理。
  • 回调函数：TcpServer类允许用户注册多个回调函数，以便在特定事件发生时执行自定义逻辑。这些回调函数包括新连接到来时的回调、连接关闭时的回调等。

主要功能

  1. 监听端口：TcpServer类通过Acceptor对象监听指定的端口，等待客户端的连接请求。当有新的连接请求到达时，Acceptor会触发相应的事件，通知TcpServer进行处理。
  2. 接受连接：当Acceptor接收到客户端的连接请求时上报，TcpServer会创建一个新的TcpConnection对象来表示这个连接，并分配subLoop将其与客户端进行关联。同时，TcpServer会将新创建的TcpConnection对象添加到内部的管理列表中，以便后续进行管理和操作。
  3. 管理连接：TcpServer类负责管理与其关联的所有TcpConnection对象。这包括连接的建立、保持和关闭等操作。当客户端断开连接时，TcpServer会从管理列表中移除相应的TcpConnection对象，并释放相关资源。
  4. 事件处理：当与TcpServer关联的事件发生时（如新连接到来、连接关闭等），TcpServer会调用相应的回调函数进行处理。这些回调函数可以是Muduo网络库预定义的，也可以是用户自定义的。通过回调函数，用户可以编写自己的业务逻辑来处理各种事件。
  5. 线程安全：由于Muduo网络库是多线程的，因此TcpServer类需要是线程安全的。这意味着在多线程环境下，多个线程可以同时访问同一个TcpServer对象，而不会导致数据竞争或其他并发问题。Muduo网络库通过EventLoopThreadPool来管理所有EventLoopThread，使用互斥锁和信号量等同步机制来保证TcpServer类的线程安全性。

使用方式

用户通常只需要创建一个TcpServer对象，并设置相应的监听地址和端口，然后调用其start()方法来启动服务器。在服务器运行过程中，用户可以通过注册回调函数来处理各种事件。当有新的连接请求到达时，Muduo网络库会自动为每个连接创建一个TcpConnection对象，并将其与TcpServer进行关联。用户可以通过访问与TcpServer关联的TcpConnection对象来与客户端进行通信和交互。当客户端断开连接时，Muduo网络库会自动从管理列表中移除相应的TcpConnection对象，并释放相关资源。

源码

TcpServer.h

#pragma once#include "noncopyable.h"
#include "LogStream.h"
#include "EventLoop.h"
#include "EventLoopThreadPool.h"
#include "Acceptor.h"
#include "Callbacks.h"
#include "InetAddress.h"
#include "Buffer.h"
#include "Timestamp.h"
#include "TcpConnection.h"#include <functional>
#include <string>
#include <memory>
#include <unordered_map>
#include <atomic>// 对外的服务器编程使用的类
class TcpServer : noncopyable
{
public:using ThreadInitCallback = std::function<void(EventLoop *)>;enum Option{kNoReusePort,kReusePort,};TcpServer(EventLoop *loop,const InetAddress &listenAddr,const std::string &nameArg,Option option = kNoReusePort);~TcpServer();const std::string &ipPort() const { return ipPort_; }const std::string &name() const { return name_; }EventLoop *getLoop() const { return loop_; }void setThreadNum(int numThreads);//std::shared_ptr<EventLoopThreadPool> threadPool(){return threadPool_;}/// Starts the server if it's not listening.void start();void setThreadInitCallback(const ThreadInitCallback &cb){threadInitCallback_ = cb;}void setConnectionCallback(const ConnectionCallback &cb){connectionCallback_ = cb;}void setMessageCallback(const MessageCallback &cb){messageCallback_ = cb;}void setWriteCompleteCallback(const WriteCompleteCallback &cb){writeCompleteCallback_ = cb;}private:void newConnection(int sockfd, const InetAddress &peerAddr);void removeConnection(const TcpConnectionPtr &conn);void removeConnectionInLoop(const TcpConnectionPtr &conn);using ConnectionMap = std::unordered_map<std::string, TcpConnectionPtr>;EventLoop *loop_; // the acceptor loop, 用户定义的loopconst std::string ipPort_;const std::string name_;std::unique_ptr<Acceptor> acceptor_;              // 运行在mainLoop，监听新连接事件std::shared_ptr<EventLoopThreadPool> threadPool_; // one loop pre threadConnectionCallback connectionCallback_;       // 有新链接时的回调MessageCallback messageCallback_;             // 有读写消息时的回调WriteCompleteCallback writeCompleteCallback_; // 消息发送完成以后的回调ThreadInitCallback threadInitCallback_;       // loop线程初始化的回调std::atomic_int started_;int nextConnId_;ConnectionMap connections_; // 保存所有的连接
};

TcpServer.cc

#include "TcpServer.h"#include <sys/socket.h>
#include <string.h>static EventLoop *checkLoopNotNull(EventLoop *loop)
{if (loop == nullptr){LOG_FATAL << "mainLoop is null!";}return loop;
}TcpServer::TcpServer(EventLoop *loop, const InetAddress &listenAddr, const std::string &nameArg, Option option): loop_(checkLoopNotNull(loop)),ipPort_(listenAddr.toIpPort()),name_(nameArg),acceptor_(new Acceptor(loop, listenAddr, option == kReusePort)), // create sokect, listenthreadPool_(new EventLoopThreadPool(loop, name_)),connectionCallback_(),messageCallback_(),nextConnId_(1),started_(0)
{// 当有新用户链接时，将执行TcpServer::newConnection回调：// 根据轮训算法选择一个subLoop并唤醒，把当前connfd封装成channel分发给subloopacceptor_->setNewConnectionCallback(std::bind(&TcpServer::newConnection, this,std::placeholders::_1, std::placeholders::_2));
}TcpServer::~TcpServer()
{LOG_INFO << "TcpServer::~TcpServer [" << name_ << "] destructing";for (auto &item : connections_){// 强智能指针不会再指向原来的对象，放手了，出了作用域，可以自动释放资源TcpConnectionPtr conn(item.second);item.second.reset(); // 销毁连接conn->getLoop()->runInLoop(std::bind(&TcpConnection::connectDestroyed, conn));}
}void TcpServer::setThreadNum(int numThreads)
{threadPool_->setThreadNum(numThreads);
}void TcpServer::start()
{LOG_DEBUG << "TcpServer::start() started_ = " << started_ << "loop_=" << loop_;if (started_++ == 0)// 防止一个sever对象被start多次{ threadPool_->start(threadInitCallback_); // 启动底层的线程池loop_->runInLoop(std::bind(&Acceptor::listen, acceptor_.get())); // 注册AcceptorChannel到baseLoopLOG_DEBUG << "TcpServer::start success!";} 
}// 有新客户端连接，运行在主线程mainLoop的acceptor会执行这个回调操作
void TcpServer::newConnection(int sockfd, const InetAddress &peerAddr)
{// 轮询选择一个subloop（子线程），正在epoll上阻塞，需要queueInLoopEventLoop *ioLoop = threadPool_->getNextLoop();char buf[64] = {0};snprintf(buf, sizeof buf, "-%s#%d", ipPort_.c_str(), nextConnId_);++nextConnId_;std::string connName = name_ + buf;LOG_INFO << "TcpServer::newConnection [" << name_<< "] - new connection [" << connName<< "] from " << peerAddr.toIpPort();// 通过sockfd获取其绑定的本机的ip地址和端口信息sockaddr_in localaddr;memset(&localaddr, 0, sizeof localaddr);// ::bzero(&localaddr, sizeof localaddr);socklen_t addrlen = sizeof localaddr;if (::getsockname(sockfd, (sockaddr *)&localaddr, &addrlen) < 0){LOG_ERROR << "sockets::getLocalAddr error, errno=" << errno;}InetAddress localAddr(localaddr);// 根据连接成功的sockfd，创建TcpConnectionTcpConnectionPtr conn(new TcpConnection(ioLoop,connName,sockfd,localAddr,peerAddr));connections_[connName] = conn;// 下面的回调都是用户来设置给TcpServer=》TcpConnection=》Channel注册=》Poller=》notify Channel回调conn->setConnectionCallback(connectionCallback_);conn->setMessageCallback(messageCallback_);conn->setWriteCompleteCallback(writeCompleteCallback_);conn->setCloseCallback(std::bind(&TcpServer::removeConnection, this, std::placeholders::_1));// 直接调用TcpConnection::connectEstablished// 本函数运行在baseLoop，而ioloop在子线程阻塞在epoll_wait，// 此时在baseLoop中进行函数调用runInLoop、queueInLoop进而保存到ioloop的成员变量pendingFunctors_，// 进而一直在baseLoop中调用到ioloop的weakup函数，向ioloop的wakeupfd中写一个数据// 在子线程中的epoll_wait监听到写事件，就可以返回，才能够执行这里的回调函数ioLoop->runInLoop(std::bind(&TcpConnection::connectEstablished, conn));
}void TcpServer::removeConnection(const TcpConnectionPtr &conn)
{loop_->runInLoop(std::bind(&TcpServer::removeConnectionInLoop, this, conn));
}void TcpServer::removeConnectionInLoop(const TcpConnectionPtr &conn)
{LOG_INFO << "TcpServer::removeConnectionInLoop [" << name_<< "] - connection " << conn->name();connections_.erase(conn->name());EventLoop *ioLoop = conn->getLoop(); // 获取conn所在的loop ioLoop->queueInLoop(std::bind(&TcpConnection::connectDestroyed, conn));
}

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