boost::asio::io_service类

Posted 2020-11-18 zhanghu52030

大部分使用Boost.Asio编写的代码都会使用几个io_service的实例。io_service是这个库里面最重要的类；它负责和操作系统打交道，等待所有异步操作的结束，然后为每一个异步操作调用其完成处理程序。

你有多种不同的方式来使用io_service。在下面的3个例子中，我们有3个异步操作，2个socket连接操作和一个计时器等待操作。为了解释它们之间的不同点，我们假设：过一会操作1完成，然后接着操作2完成。同时我们假设每一个完成处理程序需要1秒钟来完成执行。

一个io_service实例和一个处理线程的单线程：

io_service service; // 所有socket操作都由service来处理 
ip::tcp::socket sock1(service); // all the socket operations are handled by service 
ip::tcp::socket sock2(service); sock1.asyncconnect( ep, connect_handler); 
sock2.async_connect( ep, connect_handler); 
deadline_timer t(service, boost::posixtime::seconds(5));
t.async_wait(timeout_handler); 
service.run();

我们在一个线程中等待三个操作全部完成，第1个操作一完成，我们就调用它的完成处理程序。尽管操作2紧接着完成了，但是操作2的完成处理程序需要在1秒钟后，也就是操作1的完成处理程序完成时才会被调用。

一个io_service实例和多个处理线程的多线程：

io_service service;
ip::tcp::socket sock1(service);
ip::tcp::socket sock2(service);
sock1.asyncconnect( ep, connect_handler);
sock2.async_connect( ep, connect_handler);
deadline_timer t(service, boost::posixtime::seconds(5));
t.async_wait(timeout_handler);
for ( int i = 0; i < 5; ++i)
    boost::thread( run_service);
void run_service()
{
    service.run();
}

我们在两个线程中等待3个异步操作结束。当操作1完成时，我们在第1个线程中调用它的完成处理程序。当操作2完成时，紧接着，我们就在第2个线程中调用它的完成处理程序（当线程1在忙着响应操作1的处理程序时，线程2空闲着并且可以回应任何新进来的操作）。

多个io_service实例和多个处理线程的多线程：

io_service service[2];
ip::tcp::socket sock1(service[0]);
ip::tcp::socket sock2(service[1]);
sock1.asyncconnect( ep, connect_handler);
sock2.async_connect( ep, connect_handler);
deadline_timer t(service[0], boost::posixtime::seconds(5));
t.async_wait(timeout_handler);
for ( int i = 0; i < 2; ++i)
    boost::thread( boost::bind(run_service, i));
void run_service(int idx)
{
    service[idx].run();
}

因为操作1是sock1的connect，操作2是sock2的connect，所以应用程序会表现得像第二个例子一样。线程1会处理sock1 connect操作的完成处理程序，线程2会处理sock2的connect操作的完成处理程序。然而，如果sock1的connect操作是操作1，deadline_timer t的超时操作是操作2，线程1会结束正在处理的sock1 connect操作的完成处理程序。因而，deadline_timer t的超时操作必须等sock1 connect操作的完成处理程序结束（等待1秒钟），因为线程1要处理sock1的连接处理程序和t的超时处理程序。

 

注意不能拥有多个io_service实例却只有一个线程。下面的代码片段没有任何意义：

for ( int i = 0; i < 2; ++i)
    service[i].run();

因为service[1].run()需要service[0].run()先结束。因此，所有由service[1]处理的异步操作都需要等待，这显然不是一个好主意。

 

下面是需要从前面的例子中学到的：

• 第一种情况是非常基础的应用程序。因为是串行的方式，所以当几个处理程序需要被同时调用时，你通常会遇到瓶颈。如果一个处理程序需要花费很长的时间来执行，所有随后的处理程序都不得不等待。
• 第二种情况是比较适用的应用程序。他是非常强壮的——如果几个处理程序被同时调用了（这是有可能的），它们会在各自的线程里面被调用。唯一的瓶颈就是所有的处理线程都很忙的同时又有新的处理程序被调用。然而，这是有快速的解决方式的，增加处理线程的数目即可。
• 第三种情况是最复杂和最难理解的。你只有在第二种情况不能满足需求时才使用它。这种情况一般就是当你有成千上万实时（socket）连接时。你可以认为每一个处理线程（运行io_service::run()的线程）有它自己的select/epoll循环；它等待任意一个socket连接，然后等待一个读写操作，当它发现这种操作时，就执行。大部分情况下，你不需要担心什么，唯一你需要担心的就是当你监控的socket数目以指数级的方式增长时（超过1000个的socket）。在那种情况下，有多个select/epoll循环会增加应用的响应时间。