Boost.Asio C++ 網(wǎng)絡(luò)編程之：同步和異步
首先，異步編程和同步編程是截然不同的。在同步編程中，所有的操作都是順序執(zhí)行的，比如從socket中讀?。ㄕ?qǐng)求），然后寫(xiě)入（回應(yīng)）到socket中。每一個(gè)操作都是阻塞的。因?yàn)椴僮魇亲枞?，所以為了不影響主程序，?dāng)在socket上讀寫(xiě)時(shí)，通常會(huì)創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)線程來(lái)處理socket的輸入/輸出。因此，同步的服務(wù)端/客戶端通常是多線程的。
? ? ? ?相比之下，異步編程是事件驅(qū)動(dòng)的。你啟動(dòng)了一個(gè)操作，但是不知道它何時(shí)會(huì)結(jié)束；你提供一個(gè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng)操作結(jié)束時(shí)，相應(yīng)的API會(huì)調(diào)用這個(gè)回調(diào)函數(shù)，并傳入操作結(jié)果。對(duì)于有著豐富經(jīng)驗(yàn)的Qt程序員來(lái)說(shuō)，這就是他們的第二天性。因此，在異步編程中，你只需要一個(gè)線程。
? ? ? ?因?yàn)橹型咀龈淖儠?huì)非常困難而且容易出錯(cuò)，所以你在項(xiàng)目初期（最好是一開(kāi)始）就得決定采用同步還是異步的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。這兩種方式不僅API有極大的不同，程序的語(yǔ)意也會(huì)完全改變（異步網(wǎng)絡(luò)通信通常比同步網(wǎng)絡(luò)通信更加難以測(cè)試和調(diào)試）。你需要考慮是采用阻塞調(diào)用和多線程的方式（同步，通常比較簡(jiǎn)單），還是采用更少的線程和事件驅(qū)動(dòng)方式（異步，通常更復(fù)雜）。
? ? ? ?下面是一個(gè)基礎(chǔ)的同步客戶端例子：
using?boost::asio;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::address::from_string("127.0.0.1"),?2001);
ip::tcp::socket?sock(service);
sock.connect(ep);? ? ? ?首先，你的程序至少需要一個(gè)io_service實(shí)例。Boost.Asio使用io_service同操作系統(tǒng)的輸入/輸出服務(wù)進(jìn)行交互。通常一個(gè)io_service的實(shí)例就足夠了。然后，創(chuàng)建你想要連接的地址和端口，并創(chuàng)建socket。把socket連接到你創(chuàng)建的地址和端口。
? ? ? ?下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的同步服務(wù)器端：
using?boost::asio;
typedef?boost::shared_ptrsocket_ptr;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::tcp::v4(),?2001));?//?listen?on?2001
ip::tcp::acceptor?acc(service,?ep);
while?(?true)?{
????socket_ptr?sock(new?ip::tcp::socket(service));
????acc.accept(*sock);
????boost::thread(?boost::bind(client_session,?sock));
}
void?client_session(socket_ptr?sock)?{
????while?(?true)?{
????????char?data[512];
????????size_t?len?=?sock->read_some(buffer(data));
????????if?(?len?>?0)
????????????write(*sock,?buffer("ok",?2));
????}
}? ? ? ?首先，同樣是至少需要一個(gè)io_service實(shí)例。然后你指定你想要監(jiān)聽(tīng)的端口，再創(chuàng)建一個(gè)接收器——一個(gè)用來(lái)接收客戶端連接的對(duì)象。 在接下來(lái)的循環(huán)中，你創(chuàng)建一個(gè)虛擬socket并等待客戶端的連接。一旦連接建立，你需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)線程來(lái)處理這個(gè)連接。
? ? ? ?在client_session線程中來(lái)讀取一個(gè)客戶端的請(qǐng)求，解析請(qǐng)求，然后進(jìn)行回復(fù)。
? ? ? ?而創(chuàng)建一個(gè)異步的客戶端，你需要做如下的事情：
using?boost::asio;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::address::from_string("127.0.0.1"),?2001);
ip::tcp::socket?sock(service);
sock.async_connect(ep,?connect_handler);
service.run();
void?connect_handler(const?boost::system::error_code?&?ec)?{
????//?如果ec表示“成功”我們就可以知道連接成功了
}? ? ? ?在程序中你需要?jiǎng)?chuàng)建至少一個(gè)io_service實(shí)例。你需要指定連接的地址以并創(chuàng)建socket。
? ? ? ?當(dāng)連接完成時(shí)，你就異步地連接到了指定的地址和端口，也就是說(shuō)，connect_handler被調(diào)用了。
? ? ? ?當(dāng)connect_handler被調(diào)用時(shí)，檢查錯(cuò)誤代碼（ec），如果ec表示“成功”，你就可以向服務(wù)端進(jìn)行異步的寫(xiě)入。
? ? ? ?注意：只要還有待處理的異步操作，servece.run()循環(huán)就會(huì)一直運(yùn)行。在上述例子中，只執(zhí)行了一個(gè)這樣的操作，就是socket的async_connect。在這之后，service.run()就退出了。
? ? ? ?每一個(gè)異步操作都有一個(gè)完成處理程序——一個(gè)操作完成之后被調(diào)用的函數(shù)。?
? ? ? ?下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的異步服務(wù)器端：
using?boost::asio;
typedef?boost::shared_ptrsocket_ptr;
io_service?service;
ip::tcp::endpoint?ep(?ip::tcp::v4(),?2001));?//?監(jiān)聽(tīng)端口2001
ip::tcp::acceptor?acc(service,?ep);
socket_ptr?sock(new?ip::tcp::socket(service));
start_accept(sock);
service.run();
void?start_accept(socket_ptr?sock)?{
????acc.async_accept(*sock,?boost::bind(?handle_accept,?sock,?_1)?);
}
void?handle_accept(socket_ptr?sock,?const?boost::system::error_code?&err)?{
????if?(err)?return;
????//?從這里開(kāi)始,?你可以從socket讀取或者寫(xiě)入
????socket_ptr?sock(new?ip::tcp::socket(service));
????start_accept(sock);
}? ? ? ?在上述代碼片段中，首先，你創(chuàng)建一個(gè)io_service實(shí)例，指定監(jiān)聽(tīng)的端口。然后，你創(chuàng)建接收器acc——一個(gè)用來(lái)接受客戶端連接的對(duì)象，創(chuàng)建虛擬socket，異步等待客戶端連接。
? ? ? ?最后，運(yùn)行異步service.run()循環(huán)。當(dāng)接收到客戶端連接時(shí)，handle_accept被調(diào)用（async_accept的完成處理程序）。如果沒(méi)有錯(cuò)誤，這個(gè)socket就可以用來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
? ? ? ?在使用這個(gè)socket之后，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的socket，然后再次調(diào)用start_accept()，它會(huì)添加另外一個(gè)“等待客戶端連接”的異步操作，從而使service.run()循環(huán)一直保持忙碌狀態(tài)。
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