基于libevent, libuv和android Looper不断演进socket编程

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基于libevent, libuv和android Looper不断演进socket编程

分类： 移动云 2013-05-24 17:33 2422人阅读 评论(2) 收藏 举报

最近在做websocket  porting的工作中，需要实现最底层socket读和写，基于同步读，libevent, libuv和android Looper都写了一套，从中体会不少。

1）同步阻塞读写

最开始采用同步阻塞读写，主要是为了快速实现来验证上层websocket协议的完备性。优点仅仅是实现起来简单，缺点就是效率不高，不能很好利用线程的资源，建立连接这一块方法都是类似的，主要的区别是在如何读写数据，先看几种方法共用的一块：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int n = 0;  
  2. struct sockaddr_in serv_addr;  
  3. event_init();  
  4. if((mSockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){  
  5.     //TODO error  
  6.     return;  
  7. }  
  8. memset(&serv_addr, '0', sizeof(serv_addr));  
  9. serv_addr.sin_family = AF_INET;  
  10. serv_addr.sin_port = htons(url.port());  
  11. if(inet_pton(AF_INET, url.host().utf8().data(), &serv_addr.sin_addr)<=0){  
  12.     return;  
  13. }  
  14. if( connect(mSockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0){  
  15.     return;  
  16. }  

这里由于是client，所以比较简单，当然缺失了DNS解析这一块。然后，就是要监视读数据，由于是同步阻塞读，所以需要在循环里不断地去read/recv：
[cpp] view plaincopyprint?
  1. while (1) {  
  2.     ssize_t result = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);  
  3.     if (result == 0) {  
  4.         break;  
  5.     } else if (result < 0) {  
  6.         perror("recv");  
  7.         close(fd);  
  8.         return 1;  
  9.     }  
  10.     fwrite(buf, 1, result, stdout);  
  11. }  

缺点就显而易见，此线程需要不断轮询。当然，这里是个例子程序，正式代码中不会处理这么草率。

2）libevent

对上面的改进方法就是基于异步非阻塞的方式来处理读数据，在linux上一般是通过epoll来做异步事件侦听，而libevent是一个封装了epoll或其他平台上异步事件的c库，所以基于libevent来做异步非阻塞读写会更简单，也能跨平台。重构的第一个步是设置socketFD为非阻塞：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static int setnonblock(int fd)  
  2. {  
  3.     int flags;  
  4.     flags = fcntl(fd, F_GETFL);  
  5.     if (flags < 0){  
  6.         return flags;  
  7.     }  
  8.     flags |= O_NONBLOCK;  
  9.     if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0){  
  10.         return -1;  
  11.     }  
  12.     return 0;  
  13. }  

然后需要在单独的线程中维护event loop，并添加read事件侦听：
[cpp] view plaincopyprint?
  1. static void* loopListen(void *arg)  
  2. {  
  3.     SocketStreamHandle *handle = (SocketStreamHandle *)arg;  
  4.     struct event_base* base = event_base_new();  
  5.     struct event ev_read;  
  6.     handle->setReadEvent(&ev_read);  
  7.     setnonblock(handle->getSocketFD());  
  8.     event_set(&ev_read, handle->getSocketFD(), EV_READ|EV_PERSIST, onRead, handle);  
  9.     event_base_set(base, &ev_read);  
  10.     event_add(&ev_read, NULL);  
  11.     event_base_dispatch(base);  
  12. }  
[cpp] view plaincopyprint?
  1.     pthread_t pid;  
  2.     pthread_create(&pid, 0, loopListen, this);  

然后在onRead方法中处理数据读取：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static void onRead(int fd, short ev, void *arg)  
  2. {  
  3.     while(true){  
  4.         char *buf = new char[1024];  
  5.         memset(buf, 0, 1024);  
  6.         int len = read(fd, buf, 1024);  
  7.         SocketStreamHandle *handle = (SocketStreamHandle *)arg;  
  8.         if(len > 0){  
  9.             SocketContext *context = new SocketContext;  
  10.             context->buf = buf;  
  11.             context->readLen = len;  
  12.             context->handle = handle;  
  13.             WTF::callOnMainThread(onReadMainThread, context);  
  14.             if(len == 1024){  
  15.                 continue;  
  16.             }else{  
  17.                 break;  
  18.             }  
  19.         }else{  
  20.             if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK){  
  21.                 return;  
  22.             }else if(errno == EINTR){  
  23.                 continue;  
  24.             }  
  25.             __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, "onCloseMainThread, len:%d, errno:%d", len, errno);  
  26.             WTF::callOnMainThread(onCloseMainThread, handle);  
  27.             event_del(handle->getReadEvent());  
  28.         }  
  29.     }  
  30. }  

这里比较有讲究的是：

1）当一次buf读不完，需要在循环里再次读一次

2）当read到0时，表示socket被关闭，这时需要删除事件侦听，不然会导致cpu 100%

3）当read到-1时，不完全是错误情况，比如errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK表示暂时不可读，歇一会后面再读。errno == EINTR表示被系统中断，应重读一遍

4）onRead是被libevent中专门做事件侦听的线程调用的，所以有的时候需要回到主线程，比如： WTF::callOnMainThread(onReadMainThread, context);这里就需要注意多线程间的同步问题。

3）libuv

libuv在libevent更进一步，它不但有event loop，并且把socket的各种操作也覆盖了，所以代码会更简洁，比如最开始的创建连接和创建loop：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. uv_loop_t *loop = uv_default_loop();  
  2. uv_tcp_t client;  
  3. uv_tcp_init(loop, &client);  
  4. struct sockaddr_in req_addr = uv_ip4_addr(url.host().utf8().data(), url.port());  
  5. uv_connect_t *connect_req;  
  6. connect_req->data = this;  
  7. uv_tcp_connect(connect_req, &client, req_addr, on_connect);  
  8. uv_run(loop);  

在on_connect中创建对read的监听：
[cpp] view plaincopyprint?
  1. static void* on_connect(uv_connect_t *req, int status)  
  2. {  
  3.     SocketStreamHandle *handle = (SocketStreamHandle *)arg;  
  4.     uv_read_start(req->handle, alloc_buffer, on_read);  
  5. }  

on_read就和前面类似了。所以libuv是最强大的，极大的省略了socket相关的开发。

4）Android Looper

Android提供一套event loop的机制，并且可以对FD进行监听，所以如果基于Android Looper，就可以省去对第三方lib的依赖。并且Android也是对epoll的封装，既然如此，值得试一试用Android原生的looper来做这块的event looper。socket连接这块和最开始是一样的，关键是在创建looper的地方：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static void* loopListen(void *arg)  
  2. {  
  3.     SocketStreamHandle *handle = (SocketStreamHandle *)arg;  
  4.     setnonblock(handle->getSocketFD());  
  5.     Looper *looper = new Looper(true);  
  6.     looper->addFd(handle->getSocketFD(), 0, ALOOPER_EVENT_INPUT, onRead, handle);  
  7.     while(true){  
  8.         if(looper->pollOnce(100) == ALOOPER_POLL_ERROR){  
  9.             __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, "ALOOPER_POLL_ERROR");  
  10.             break;  
  11.         }  
  12.     }  
  13. }  

代码比较简单就不多说，详细使用方法可以查看<utils/Looper.h>的API。

综上所述，如果是在Android上做，可以直接基于原生的Looper，如果需要跨平台可以基于libuv。总之，要避免同步阻塞，因为这样会导致线程设计上的复杂和低效。

在Java里也有类似的概念，可以参见以前的博文：

从Jetty、Tomcat和Mina中提炼NIO构架网络服务器的经典模式（一）
从Jetty、Tomcat和Mina中提炼NIO构架网络服务器的经典模式（二）
从Jetty、Tomcat和Mina中提炼NIO构架网络服务器的经典模式（三）

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原文地址：https://www.cnblogs.com/lexus/p/3294325.html