如何使用 asio 简化多线程设计？

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何使用 asio 简化多线程设计？

【英文标题】：How to simplify multithreaded design using asio?

【发布时间】：2014-02-20 09:48:31

【问题描述】：

这是一个很长的问题。 TL;DR：我不知道如何使用 asio 正确设计程序。

人们已经为 CLI 实用程序编写了 GUI 包装器。我正在为这样一个实用程序编写一个“代理”，它将 GUI 发出的命令中继到远程计算机上运行的实用程序的另一个副本（通过远程计算机上的另一个“代理”）。

我目前正在使用 asio 进行套接字 I/O，但我在 main() 中使用一个简单的循环来执行来自 stdin 的阻塞读取（在 stdin 和 Windows 上的朋友中无法进行异步 I/O）。我试图通过使用简单的发布/订阅机制来解耦一切。消息订阅者在自己的线程上运行，并通过std::condition_variable 接收来自std::deque 的消息。我目前有以下 I/O 相关的类：

SocketServer：在自己的线程上运行，创建asio::io_service，绑定并监听端口，并接受远程连接。 SocketClient： 创建一个asio::io_service，连接到远程主机并提供​​密码。 SocketConnection： 由 SocketServer 或 SocketClient 创建。验证远程主机（仅限服务器），从套接字读取，并在接收到SocketOutputMessage 时写入套接字（在单独的线程上）。 ConsoleWriter：在自己的线程上运行，在收到ConsoleOutputMessage 时写入stdout。

对我来说，这种设计的主要缺陷是线程太多！ SocketServer 需要自己的线程，因为阻塞了对asio::io_service::run() 的调用。同样，ConsoleWriter 在自己的线程上，以确保对stdout 的所有写入都发生在同一个线程上。我不想要另一个用于 SocketConnection 的线程，但由于 pub/sub 需要它。 （我希望消息总是在 receiver's 线程上发送）

请有人向我提供有关如何简化上述设计的建议（并希望减少所需的线程数）？为此，我应该了解哪些 asio 功能？如果可以，请提供一些示例代码和/或相关网站的链接或 SO 答案。

干杯。

【参考方案1】：

我建议您创建两个 io_services，第一个（您可以在线程中调度）应该用于所有套接字通信。）第二个（在主线程上调度）应该处理控制台活动。

例如：

main()

  // Run the network service
  std::thread service([]()  net_service.run(); );
  // Now run the console service
  console_service.run();

要在两个服务之间进行通信，请使用io_service::post() 操作。这会将处理程序发布到在该上下文中执行的给定 io 服务上。例如。

client_socket.async_read_some(_data, [](...) 
  // Now you have the data and you want to print it..
  console_service.post([=]()  std::cout << "message " << _data << std::endl; );
);

所以现在当您从client_socket 中读取某些内容时，您将该数据发布到控制台服务 - 请注意，复制数据或者如果您想避免复制，请创建一些单独的队列，就像您拥有的那样，并且只需使用post() 机制通知其他io_service。

注意：另一个答案提到poll()，这将导致上下文旋转，因为如果没有要完成的内容，它将立即返回。

【参考方案2】：

io_serivce.poll() 只是运行当前事件然后返回，我重复调用它而不是为此设置一个线程。

您可以通过某种形式的锁/互斥锁/自旋锁/...锁定写入部分来避免在其自己的线程上使用控制台编写器。

如果您使用 async_read() 而不是 read() ，您将提供一个回调，只要有要读取的数据就会被调用。这样你就可以让 asio 处理线程，你就不用担心了。