Boost asio基本概念

Posted 2020-08-27

　　asio库基于操作系统提供的异步机制，采用前摄器模式（Proactor）实现可移植的异步（或同步）IO操作，不需要使用多线程和锁，有效避免多线程编程带来的诸多有害副作用（如竞争，死锁）。

　　asio封装了操作系统的select、kqueue、poll/epoll、overlapped I/O等机制，实现异步IO模型。在同步模式下，程序发起一个IO操作，向io_service提交请求，io_service把操作转交给操作系统，同步地等待。当IO操作完成时，操作系统通知io_service，然后io_service再把结果发回给程序，完成整个同步流程。在异步模式下，程序除了要发起IO操作，还要定义一个用于回调的完成处理函数。io_service同样把IO操作转交给操作系统执行，但它不同步等待，而是立即返回。调用io_service的run()成员函数可以等待异步操作完成，当异步操作完成时io_service从操作系统获取结果，在调用handler执行后续逻辑。

1. handler

　　回调函数形式：

void handler(const error_code &ec);
void handler(const error_code &ec, std::size_type bytes_transferred);

2. io_service

　　io_service类代表了系统里的异步处理机制（如epoll），必须在asio库里的其他对象之前初始化，其他对象则向io_service提交异步操作handler。

3. const_buffer

　　数据缓冲区，保存了一个void*的内存地址和数据长度。

4. 网络通信相关

　　asio支持TCP、UDP和ICMP通信协议，很好的封装了伯克利socket api。其中TCP部分定义了一些用于TCP通信的typedef类型，包括端点类endpoint、套接字类socket、流类iostream，以及接收器acceptor、解析器resolver等。　

class tcp
{
public:
  /// The type of a TCP endpoint.
  typedef basic_endpoint<tcp> endpoint;
  /// The TCP socket type.
  typedef basic_stream_socket<tcp> socket;
  /// The TCP acceptor type.
  typedef basic_socket_acceptor<tcp> acceptor;
  /// The TCP resolver type.
  typedef basic_resolver<tcp> resolver;
  /// The TCP iostream type.
  typedef basic_socket_iostream<tcp> iostream;
  /// ......
};

　　endpoint包含IP地址和通信用的端口号。

　　socket可以在构造时指定使用的协议或者endpoint，或者稍后调用成员函数connect()。连接成功后可以用local_endpoint()和remote_endpoint()获得连接两端的端点信息，用available()获取可读取的字节数，用receive()/read_some()和send()/write_some()读写数据，当操作完成后使用close()函数关闭socket。如果socket没有被关闭，则其析构时也会自动关闭。

　　acceptor对应Socket API的accept()函数，用于服务器端。