但是，我们也得考虑⼀个问题，当前的设计是时间到了，则主动去执⾏定时任务，释放连接。可是这种但凡需要人记住的操作，难免会让人头疼，总会有那一天忘记释放连接的操作。那有没有什么方法，能够自动执行定时任务呢？这时候我们就想到⼀个操作——类的析构函数。
如果仅仅是因为想搭上自动调用的析构函数这一条捷径，就去设计出一个额外的类出来，似乎不是很划算。并且，我们又得考虑，如果我们设置的是连接超时时间是30s，在经历第10s的时候，对端这时候又来进行通信，那么此时也就意味着我们得延迟对该定时任务的执行，也就是需要当tick遍历到40s的时候，如果期间没有发生任何数据通信，该连接应当被释放掉。所以，当tick走到30s的时候，我们就应该取消该执行的超时任务。
综上既满足能够在对象销毁时，自动执行超时任务，又能处理好延迟任务执行的问题，我们这里就用到了智能指针shared_ptr。shared_ptr有个计数器，当计数为0的时候，才会真正释放⼀个对象，那么如果连接在第10s进⾏了⼀次通信。则我们继续向定时任务中，添加⼀个30s后(40s),的任务类对象的shared_ptr,则这时候两个任务shared_ptr计数为2。只有在第40s的时候，shared_ptr计数器变为0了，这个任务才会被真正释放。
Timer:
// 定时器任务
using OnTimerCallback = std::function;
using RleaseCallback = std::function;
class Timer
{
private:
uint64_t _timerfd; // 定时器ID
int _timeout; // 定时时间
bool _cancealed; // false-任务正常执⾏； true-任务被取消
// 定时任务、释放函数
OnTimerCallback _timer_callback;
RleaseCallback _release_callback;
public:
Timer(uint64_t timerfd, int timeout) : _timerfd(fimerfd), _timeout(timeout),_cancealed(false) {}
~Timer()
{
// 清理资源
if (_release_callback)
_release_callback();
// 定时器任务
if(_timer_callback && !_cancealed) _timer_callback();
}
uint64_t get_id() { return _timerfd; }
int delay_time() { return _timeout; }
void canceled() { _canceled = true; } // 取消定时任务
// 设置回调
void set_on_time_callback(const OnTimerCallback& cb) { _timer_callback = cb; }
void set_release_callback(const RleaseCallback& cb) { _release_callback = cb; }
};
TimeQueue:
因为本次项目需要的超时等待时间不是很长，因此使用单层轮转盘即可。
#define MAX_TIMEOUT 60
using PtrTimer = std::shared_ptr;
using WeakPtr = std::weak_ptr;
class TimeQueue
{
private:
int _tick; // 任务指针
int _capacity; // 轮盘时间
std::vector> _wheel; // 时间轮盘
// 判断定时任务是否存在 遍历_wheel是耗费时间的 因此需要建立 timerfd 和 PtrTimer 的映射
// 但是如果使用PtrTimer --> 因为是shared_ptr 所以建立映射反而会多增加其计数器！
// 避免计数器增加，所以这里会使用weak_ptr
std::unordered_map _timers;
private:
void remove_weaktimer_from_timequeue(int timerfd)
{
auto iter = _timers.find(timerfd);
if (iter != _timers.end())
{
_timers.erase(iter);
}
}
public:
TimeQueue(int capacity = MAX_TIMEOUT) : _tick(0), _capacity(capacity), _wheel(_capacity) {}
void run_ontime_queue()
{
_tick = (_tick + 1) % _capacity;
// 销毁
_wheel[_tick].clear();
}
// 判断timer是否存在
bool has_timer(int timerfd)
{
auto iter = _timers.find(timerfd);
if (iter == _timers.end())
return false;
return true;
}
// 添加定时任务
void timer_add(const OnTimerCallback &cb, int delay, uint64_t timerfd)
{
if (delay <= 0 || delay > _capacity)
return;
PtrTimer new_timer(new Timer(timerfd, delay));
// 设置定时任务对象要执⾏的定时任务--会在对象被析构时执⾏
new_timer->set_on_time_callback(cb);
// _timers中保存了⼀份定时任务对象的weak_ptr，因此希望在析构的同时进⾏移除
new_timer->set_release_callback(std::bind(&TimeQueue::remove_weaktimer_from_timequeue, this, timerfd));
// 添加仅_wheel之中
int pos = (_tick + delay) % _capacity;
_wheel[pos].push_back(new_timer);
_timers[timerfd] = WeakPtr(new_timer);
}
// 延迟任务
void timer_refresh(uint64_t timerfd)
{
auto iter = _timers.find(timerfd);
assert(iter != _timers.end());
int delay = iter->second.lock()->delay_time();
int pos = (_tick + delay) % _capacity;
// 刷新
_wheel[pos].push_back(PtrTimer(iter->second));
}
// 取消任务
void timer_cancealed(uint64_t timerfd)
{
auto iter = _timers.find(timerfd);
assert(iter != _timers.end());
// lock()获取shared_ptr
PtrTimer timer = iter->second.lock();
if (timer)
timer->canceled(); // 取消任务
}
};
测试: 
(3) 正则库的简单使用:
正则表达式(regularexpression)描述了⼀种字符串匹配的模式（pattern）,正则表达式(regularexpression)描述了⼀种字符串匹配的模式（pattern）。
正则表达式的使⽤，可以使得HTTP请求的解析更加简单、更灵活，但这并不意味着会比直接处理字符串的效率要快。
C++11中为开发人员提供了Regex库:
这儿有详细的正则表达式通配符表，需要的话可以了解一下。点我
解析HTTP请求行:
一个正常的http请求报头含有下字段: 请求行，头部字段，空行，正文(有时不存在)。
① 获取method(GET|POST|HEAD|PUT|DELETE): 表示匹配并提取其中任意一个字符串.
② 获取资源路径([^?]*): "[^?]" 匹配非问号字符 后边的*表示0次或多次.
③ 提交参数"(?:\\?(.*))?空格:
"?:"表示匹配某个字符串，但不提取，这里是要匹配"?"但不提取。
“\\?”:表示原始字符 "?"。(.*)表示提取"?"之后的一个或多个字符，直到遇到空格.
末尾"?":表示匹配前一个表达式 0次或多次。
④ 提取协议版本(HTTP/1.\\[10]):表示匹配以HTTP/1.开始 后边有个0或1的字符串.
⑤ 空行(?:\n\r|\n)?:
(?: ...)表示匹配某个格式字符串，但是不提取.
最后的？表示的是匹配前边的表达式0次或1次.
(4) 同用类型Any:
每⼀个Connection对连接进⾏管理，最终都不可避免需要涉及到应⽤层协议的处理，因此在
Connection中需要设置协议处理的上下⽂来控制处理节奏。可是协议有千千万万种，为了降低数据与协议的耦合度，我们一定得让这个协议接收解析上下⽂就不能有明显的协议倾向，它可以是任意协议的上下⽂信息，也可以不是。所以，我们需要一种特殊的数据结构用来保存不同数据。
在C语⾔中，通⽤类型可以使⽤void*来管理，但是在C++中，boost库和C++17给我们提供了⼀个通⽤类型any来灵活使⽤。
C++17标准库any容器使用: 
自主实现Any类:
当然我们自己也可以实现一份简单的Any类。
● 首先any类一定不是一个模板类，否则编译的时候 Any a, Anyb,需要传类型作为模板参数，也就是说在使⽤的时候才确定其类型。
● 我们也不知道支持的是什么协议，它的上下文数据是什么类型的数据，就更不知道应该传递什么模板参数。
● 所以，我们需要在Any内部设计⼀个 "模板容器holder类" ，可以保存各种类型数据，但Any类中⽆法定义这个holder对象或指针，因为any也不知道这个类要保存什么类型的数据，因而⽆法传递类型参数。
● 定义⼀个基类placehoder，让holder继承于placeholde，⽽Any类保存⽗类指针即可。当需要保存数据时，则new⼀个带有模板参数的⼦类holder对象出来保存数据，然后让Any类中的⽗类指针，指向这个⼦类对象就搞定了。
#pragma once
#include
#include
// 通过使用模板构造函数擦除模板类的参数类型。
class Any
{
public:
Any() : _content(nullptr) {}
~Any()
{
if (_content)
delete _content;
}
template
Any(const T &val) : _content(new holder(val)) {}
// 拷贝构造、赋值
Any(const Any &other) : _content(other._content ? other._content->clone() : nullptr) {}
void swap(Any &other)
{
std::swap(_content, other._content);
}
template
Any &operator=(const T &val)
{
// 为val构建⼀个临时对象出来，然后进⾏交换.
// 这样临时对象销毁的时候，顺带原先,保存的placeholder也会被销毁
Any(val).swap(*this);
return *this;
}
Any &operator=(Any &other)
{
// 这⾥要注意形参只是⼀个临时对象，进⾏交换后就会释放，
// 所以交换后，原先保存的placeholder指针也会被销毁
other.swap(*this);
return *this;
}
public:
template // any.get()
T *get()
{
assert(typeid(T) == _content->type());
return &((holder *)_content)->_val;
}
private:
// 模板类编译时就会确定类型
class placeholder
{
public:
virtual ~placeholder() {}
virtual const std::type_info &type() = 0;
virtual placeholder *clone() = 0;
};
// 声明⼀个holder模板类出来使⽤holder类来管理传⼊的对象
// ⽽Any类只需要管理holder对象即可
template
class holder : public placeholder
{
public:
holder(const T &v) : _val(v) {}
~holder() {}
virtual const std::type_info &type() { return typeid(T); }
virtual placeholder *clone() { return new holder(_val); }
T _val;
};
// Any只需要用一个父类指针管理
placeholder *_content;
};
测试： 
SERVER模块实现:
我们的所有实现都放在.hpp一个文件下。
日志宏实现:
我们使用宏函数完成 日志打印功能的实现,这个日志可以根据设置等级，打印或不打印等级较低的日志。
#define INF 0
#define DBG 1
#define ERR 2
#define DEFAULT_LOG_LEVEL INF
#define LOG(level, format, ...) \
do \
{ \
if (level < DEFAULT_LOG_LEVEL) \
break; \
time_t times = time(nullptr); \
struct tm *t = localtime(×); \
char ts[32] = {0}; \
strftime(ts, sizeof(ts), "%H:%M:%S", t); \
fprintf(stdout, "[%s:%d] [%s]" format "\n", __FILE__, __LINE__, ts, ##__VA_ARGS__); \
} while (0)
#define INF_LOG(format, ...) LOG(INF, format, ##__VA_ARGS__)
#define DBG_LOG(format, ...) LOG(DBG, format, ##__VA_ARGS__)
#define ERR_LOG(format, ...) LOG(ERR, format, ##__VA_ARGS__)
Buffer类:
用于实现⽤⼾态缓冲区，提供数据缓冲，取出等功能.
// 实现⽤⼾态缓冲区，提供数据缓冲
const int buffer_default_size = 1024;
class Buffer
{
private:
// 选用vector而不选用string 是考虑到 传输的数据含0字符的情况
std::vector _buffer;
// 记录buffer内数据读取和写入位置
uint64_t _reader_idx; // 读偏移
uint64_t _writer_idx; // 写偏移
// 管理读写位置
public:
Buffer() : _reader_idx(0), _writer_idx(0), _buffer(buffer_default_size) {}
char *Begin() { return &*(_buffer.begin()); }
// 获取当前写⼊起始地址
char *WritePosition() { return Begin() + _writer_idx; }
// 获取当前读取起始地址
char *ReadPosition() { return Begin() + _reader_idx; }
// 获取缓冲区末尾空闲空间⼤⼩
uint64_t TailIdleSize() { return _buffer.size() - _writer_idx; }
// 获取缓冲区起始空闲空间⼤⼩ --> 这是获取可覆盖空间
uint64_t HeadIdleSize() { return _reader_idx; }
// 获取可读数据⼤⼩ = 写偏移 - 读偏移
uint64_t ReadAbleSize() { return _writer_idx - _reader_idx; }
// 将 读偏移 向后移动
void MoveReadOffset(uint64_t len)
{
if (len == 0)
return;
// 读偏移向后移动 len不能超过可读数据大小
assert(len <= ReadAbleSize());
_reader_idx += len;
}
// 将写偏移向后移动
void MoveWriteOffset(uint64_t len)
{
if (len == 0)
return;
// 写偏移向后移动 len必须⼩于当前后边的空闲空间⼤⼩
assert(len <= TailIdleSize());
_writer_idx += len;
}
// 管理读取、写入
public:
void EnsureWriteSpace(uint64_t len)
{
// 可写空间的总大小为: TailIdleSize() + HeadIdleSize()
// 1.如果末尾如果够插入 直接返回
if (len <= TailIdleSize())
return;
// 2.如果不超过 "可写空间的总大小" 把原有数据向前挪动
if (len <= TailIdleSize() + HeadIdleSize())
{
// 原先数据大小
uint64_t res = ReadAbleSize();
// 向前拷贝，合并空间
std::copy(ReadPosition(), ReadPosition() + res, Begin());
// 更新偏移量
_reader_idx = 0;
_writer_idx = res;
}
else
{
// 3.总体空间不够，则需要扩容，不移动数据，直接给写偏移之后扩容⾜够空间即可
_buffer.resize(_writer_idx + len);
}
}
// 真正的写入数据
void Write(const void *data, size_t len)
{
// 1.保证空间足够
if (len == 0)
return;
EnsureWriteSpace(len);
// 2.数据拷贝
const char *d = (const char *)data;
std::copy(d, d + len, WritePosition());
}
// 写入数据 -> string类型
void WriteString(const std::string &data)
{
WriteAndPush(data.c_str(), data.size());
}
// 写入数据 -> buffer类型
void WriteBuffer(Buffer &buf)
{
WriteAndPush(buf.ReadPosition(), buf.ReadAbleSize());
}
// 写入数据+移动偏移量 ——> 最好使用这个
void WriteAndPush(const void *data, size_t len)
{
Write(data, len);
MoveWriteOffset(len);
}
// 真正的取出数据
void Read(void *data, size_t len)
{
if (len == 0)
return;
// 要获取的数据⼤⼩必须⼩于可读数据⼤⼩
assert(len <= ReadAbleSize());
std::copy(ReadPosition(), ReadPosition() + len, (char *)data);
}
// 按照字符串方式取出 数据
std::string ReadAsString(size_t len)
{
if (len == 0)
return "";
assert(len <= ReadAbleSize());
std::string str;
str.resize(len);
ReadAndPop(&str[0], len);
return str;
}
// 取出数据+移动偏移量 ——> 最好使用这个
void ReadAndPop(void *data, size_t len)
{
Read(data, len);
MoveReadOffset(len);
}
// 清空缓冲区
void Clear()
{
_reader_idx = 0;
_writer_idx = 0;
}
// HTTP处理
char *FindCRLF()
{
char *res = (char *)memchr(ReadPosition(), '\n', ReadAbleSize());
return res;
}
// 通常用于获取一行数据
std::string GetOneLine()
{
char *pos = FindCRLF();
if (pos == nullptr)
return "";
// 这里的+1 是将"\n"一并取出来
return ReadAsString(pos - ReadPosition() + 1);
}
};
基础套接字Socket:
// 为避免服务器向已经关闭的文件描述符输入
// OS会发送SIGPIPE信号终止程序
// 大多数服务器都会选择将这个信号忽略掉
class NetWork
{
public:
NetWork()
{
INF_LOG("SIGPIPIE INIT");
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
}
};
// 定义静态全局是为了保证构造函数中的信号忽略处理能够在程序启动阶段就被直接执⾏
static NetWork nw;
#define MAX_LISTEN 1024
class Socket
{
private:
int _sockfd;
public:
Socket() : _sockfd(-1) {}
Socket(int fd) : _sockfd(fd) {}
~Socket() { Close(); }
int get_fd() { return _sockfd; }
void Close()
{
if (_sockfd > 0)
{
close(_sockfd);
_sockfd = -1;
}
}
// 套接字创建
private:
bool Create()
{
_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP);
if (_sockfd < 0)
{
ERR_LOG("create socket faild...");
return false;
}
return true;
}
bool Bind(const std::string &ip, uint16_t port)
{
struct sockaddr_in local;
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(port);
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
if (bind(_sockfd, (const sockaddr *)&local, sizeof(local)) < 0)
{
ERR_LOG("bind socket faild...");
return false;
}
return true;
}
bool Listen(int backlog = MAX_LISTEN)
{
if (listen(_sockfd, backlog) < 0)
{
ERR_LOG("listen socket faild...");
return false;
}
return true;
}
void ReuseAddr()
{
int flag = 1;
setsockopt(_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag));
int val = 1;
setsockopt(_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &val, sizeof(val));
}
// 获取连接、建立连接
public:
bool Connect(const std::string &ip, uint16_t port)
{
struct sockaddr_in peer;
peer.sin_family = AF_INET;
peer.sin_port = htons(port);
peer.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
int ret = connect(_sockfd, (const sockaddr *)&peer, sizeof(peer));
if (ret < 0)
{
ERR_LOG("connect socket faild...");
return false;
}
return true;
}
int Accept()
{
// 这里不关心 发起连接一方的信息
int newfd = accept(_sockfd, nullptr, nullptr);
if (newfd < 0)
{
ERR_LOG("accept socket faild...");
return -1;
}
return newfd;
}
void NonBlock()
{
// 获取_sockfd模式
int flag = fcntl(_sockfd, F_GETFL, 0);
// 设置非阻塞
fcntl(_sockfd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);
}
// 套接字的读和写 --> 真正的读写操作
// buffer --> 只提供策略
public:
ssize_t Recv(void *buf, size_t len, int flag = 0)
{
ssize_t s = recv(_sockfd, buf, len, flag);
if (s < 0)
{
// 1.没有出错 只是缓冲区没数据或者被信号中断
if (errno == EAGAIN || errno == EINTR)
{
// 表⽰这次接收没有接收到数据
return 0;
}
// 2.真的出错了
ERR_LOG("socket recv faild...");
return -1;
}
// 实际接收的数据⻓度
return s;
}
size_t Recv_NonBlock(void *buf, size_t len)
{
int size = Recv(buf, len, MSG_DONTWAIT);
return size;
}
int Send(const void *buf, size_t len, int flag = 0)
{
ssize_t ret = send(_sockfd, buf, len, flag);
if (ret < 0)
{
if (errno == EAGAIN || errno == EINTR)
{
return 0;
}
ERR_LOG("socket send faild...");
return -1;
}
return ret;
}
ssize_t Send_NonBlock(const void *buf, size_t len)
{
return Send(buf, len, MSG_DONTWAIT);
}
// 构建服务端\客户端
public:
bool CreateServer(uint16_t port, const std::string &ip = "0.0.0.0", bool block_flag = false)
{
if (Create() == false)
return false;
if (block_flag)
NonBlock();
if (Bind(ip, port) == false)
return false;
if (Listen() == false)
return false;
ReuseAddr();
return true;
}
bool CreateClient(uint16_t port, const std::string &ip)
{
if (Create() == false)
return false;
if (Connect(ip, port) == false)
return false;
return true;
}
};
事件监控管理Channel:
// 每一个socket都对应一个 Channel
// 该Channel关心这个描述符上的设置的事件
// 当事件就绪时 就会调用被设置进的 回调函数
class Poller;
class EventLoop;
class Channel
{
private:
int _fd;
uint32_t _events; // 该事件需要关心的 事件
uint32_t _revents; // 就绪事件
// One thread One Loop
// 当一个线程 去处理一个开启监控的描述符上的事件
// 它不是通过Channel子模块，而是通过EventLoop这个整合 事件监控、管理、修改等等的大模块
// 找到对应描述符上关心的Channel事件，这里设置_loop是一种会指机制
// 该Channel事件的处理 是放在这一个Loop这个thread之中的！
EventLoop *_loop;
using EventCallback = std::function;
EventCallback _read_callback; // 可读事件被触发的回调函数
EventCallback _write_callback; // 可写事件被触发的回调函数
EventCallback _error_callback; // 错误事件被触发的回调函数
EventCallback _close_callback; // 连接断开事件被触发的回调函数
EventCallback _event_callback; // 任意事件被触发的回调函数
public:
// 回调函数设置
void SetReadCallback(const EventCallback &cb) { _read_callback = cb; }
void SetWriteCallback(const EventCallback &cb) { _write_callback = cb; }
void SetErrorCallback(const EventCallback &cb) { _error_callback = cb; }
void SetCloseCallback(const EventCallback &cb) { _close_callback = cb; }
void SetEventCallback(const EventCallback &cb) { _event_callback = cb; }
public:
Channel(EventLoop *loop, int fd) : _fd(fd), _events(0), _revents(0), _loop(loop)
{
}
int get_fd() { return _fd; }
// 获取想要监控的事件
uint32_t get_events() { return _events; }
// 设置实际就绪的事件
void set_revents(uint32_t events) { _revents = events; }
// 事件监控
bool ReadAble() { return _events & EPOLLIN; }
bool WriteAble() { return _events & EPOLLOUT; }
// 启动\关闭读写事件
// 这里的update和 Poller(修改事件监控)相关， 但我们可以通过回指loop指针 调用Poller里的内容
void EnableRead()
{
_events |= EPOLLIN;
Update();
}
void EnableWrite()
{
_events |= EPOLLOUT;
Update();
}
void DisableRead()
{
_events &= ~EPOLLIN;
Update();
}
void DisableWrite()
{
_events &= ~EPOLLOUT;
Update();
}
void DisableAll()
{
_events = 0;
Update();
}
void Update();
void Remove();
public:
// 事件处理，⼀旦连接触发了事件，就调⽤这个函数，⾃⼰触发了什么事件如何处理⾃⼰决定
void HandlerEvent()
{
// 这些都与 读事件相关
if ((_revents & EPOLLIN) || (_revents & EPOLLRDHUP) || (_revents & EPOLLPRI))
{
if (_read_callback)
_read_callback();
}
/*有可能会释放连接的操作事件，⼀次只处理⼀个*/
if (_revents & EPOLLOUT)
{
if (_write_callback)
_write_callback();
}
else if (_revents & EPOLLERR)
{
if (_error_callback)
_error_callback();
}
else if (_revents & EPOLLHUP)
{
if (_close_callback)
_close_callback();
}
if (_event_callback)
_event_callback();
}
};
#define MAX_EPOLL_EVENTS 1024
class Poller
{
private:
int _epfd;
struct epoll_event _evs[MAX_EPOLL_EVENTS]; // 通过就绪队列 获取的就绪事件信息
// [描述符,Channel]
// 记录有多少描述符的Channel需要被管控
std::unordered_map _channels;
private:
// 真正修改监控
// 增删改
void Update(Channel *channel, int op)
{
int fd = channel->get_fd();
struct epoll_event ev;
ev.data.fd = fd;
ev.events = channel->get_events();
int ret = epoll_ctl(_epfd, op, fd, &ev);
if (ret < 0)
{
ERR_LOG("epoll ctl error:%s\n", strerror(errno));
}
return;
}
bool HasChannel(Channel *channel)
{
auto iter = _channels.find(channel->get_fd());
if (iter == _channels.end())
return false;
return true;
}
public:
Poller()
{
_epfd = epoll_create(MAX_EPOLL_EVENTS);
if (_epfd < 0)
{
ERR_LOG("epoll create error:%s\n", strerror(errno));
abort();
}
}
void UpdateEvent(Channel *channel)
{
bool ret = HasChannel(channel);
if (ret == false)
{
// 不存在 就添加
_channels.insert(std::make_pair(channel->get_fd(), channel));
return Update(channel, EPOLL_CTL_ADD);
}
return Update(channel, EPOLL_CTL_MOD);
}
void RemoveEvent(Channel *channel)
{
auto iter = _channels.find(channel->get_fd());
if (iter != _channels.end())
{
_channels.erase(iter);
}
return Update(channel, EPOLL_CTL_DEL);
}
// 输出型参数，带出就绪事件的Channel
void Epoll(std::vector *active)
{
// -1: 阻塞等待
int nfds = epoll_wait(_epfd, _evs, MAX_EPOLL_EVENTS, -1);
if (nfds < 0)
{
if (errno == EINTR)
{
return;
}
ERR_LOG("epoll wait error:%s\n", strerror(errno));
abort();
}
// 事件就绪
for (int i = 0; i < nfds; ++i)
{
auto iter = _channels.find(_evs[i].data.fd);
assert(iter != _channels.end());
iter->second->set_revents(_evs[i].events); // 设置事件就绪
active->push_back(iter->second); // 插入就绪事件数组
}
return;
}
};
// Channel才保存着 监控哪些事件的信息，因此参数传this
void Channel::Remove() { return _loop->RemoveEvent(this); }
void Channel::Update() { return _loop->UpdateEvent(this); }
描述符控制更改Poller:
#define MAX_EPOLL_EVENTS 1024
class Poller
{
private:
int _epfd;
struct epoll_event _evs[MAX_EPOLL_EVENTS]; // 通过就绪队列 获取的就绪事件信息
// [描述符,Channel]
// 记录有多少描述符的Channel需要被管控
std::unordered_map _channels;
private:
// 真正修改监控
// 增删改
void Update(Channel *channel, int op)
{
int fd = channel->get_fd();
struct epoll_event ev;
ev.data.fd = fd;
ev.events = channel->get_events();
int ret = epoll_ctl(_epfd, op, fd, &ev);
if (ret < 0)
{
ERR_LOG("epoll ctl error:%s\n", strerror(errno));
}
return;
}
bool HasChannel(Channel *channel)
{
auto iter = _channels.find(channel->get_fd());
if (iter == _channels.end())
return false;
return true;
}
public:
Poller()
{
_epfd = epoll_create(MAX_EPOLL_EVENTS);
if (_epfd < 0)
{
ERR_LOG("epoll create error:%s\n", strerror(errno));
abort();
}
}
void UpdateEvent(Channel *channel)
{
bool ret = HasChannel(channel);
if (ret == false)
{
// 不存在 就添加
_channels.insert(std::make_pair(channel->get_fd(), channel));
return Update(channel, EPOLL_CTL_ADD);
}
return Update(channel, EPOLL_CTL_MOD);
}
void RemoveEvent(Channel *channel)
{
auto iter = _channels.find(channel->get_fd());
if (iter != _channels.end())
{
_channels.erase(iter);
}
return Update(channel, EPOLL_CTL_DEL);
}
// 输出型参数，带出就绪事件的Channel
void Epoll(std::vector *active)
{
// -1: 阻塞等待
int nfds = epoll_wait(_epfd, _evs, MAX_EPOLL_EVENTS, -1);
if (nfds < 0)
{
if (errno == EINTR)
{
return;
}
ERR_LOG("epoll wait error:%s\n", strerror(errno));
abort();
}
// 事件就绪
for (int i = 0; i < nfds; ++i)
{
auto iter = _channels.find(_evs[i].data.fd);
assert(iter != _channels.end());
iter->second->set_revents(_evs[i].events); // 设置事件就绪
active->push_back(iter->second); // 插入就绪事件数组
}
return;
}
};
定时任务管理TimerWheel类实现:
// 定时任务/清理资源函数
using TaskFunc = std::function;
using ReleaseFunc = std::function;
class TimerTask
{
private:
int _timerfd; // 定时器对象id
uint32_t _timeout; // 定时任务超时时间
bool _canceled; // 定时任务是否被取消
TaskFunc _task_cb; // 定时器对象要执⾏的定时任务
ReleaseFunc _release_cb; // ⽤于删除TimerWheel中保存的定时器对象信息
public:
TimerTask(int timerfd, uint32_t timeout, const TaskFunc &cb) : _timerfd(timerfd), _timeout(timeout),
_task_cb(cb), _canceled(false) {}
~TimerTask()
{
if (_canceled == false)
_task_cb();
_release_cb();
}
void SetReleaseCallback(const ReleaseFunc &cb) { _release_cb = cb; }
void Cancel() { _canceled = true; }
uint32_t get_timeout() { return _timeout; }
};
class TimerWheel
{
private:
using WeakTask = std::weak_ptr;
using PtrTask = std::shared_ptr;
int _tick; // 当前的秒针，⾛到哪⾥释放哪⾥，释放哪⾥，执行该任务
int _capacity; // 表盘容量
std::vector> _TimerWheels; // 表盘
std::unordered_map _timers; // 已经存在TimerTask
EventLoop *_loop;
// 定时任务通过Channel进行读监控
// Channel _timer_channel;
// 定时器描述符--可读事件回调就是读取计数器，执⾏定时任务
int _timerfd;
std::unique_ptr _timer_channel;
private:
void RemoveTimer(uint64_t id)
{
// 清理weak_ptr的 对象
auto it = _timers.find(id);
if (it != _timers.end())
{
_timers.erase(it);
}
}
int CreateTimerfd()
{
int timerfd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);
if (timerfd < 0)
{
ERR_LOG("TIMERFD CREATE FAILED!");
abort();
}
struct itimerspec spec;
spec.it_value.tv_sec = 1;
spec.it_value.tv_nsec = 0;
spec.it_interval.tv_sec = 1;
spec.it_interval.tv_nsec = 0;
timerfd_settime(timerfd, 0, &spec, nullptr);
return timerfd;
}
// 每次超时会向_fd写入数据 触发读事件
// 回调Ontime 处理tick指针
int ReadTImerfd()
{
// 每秒向_timer写入
int times;
int ret = read(_timerfd, ×, 8);
if (ret < 0)
{
ERR_LOG("READ TIMEFD FAILED!");
abort();
}
return times;
}
void RunTimerTick()
{
_tick = (_tick + 1) % _capacity;
// 这里清空数组内容 保存在里面的对象 会自动调用析构函数 -> 回调设置的超时任务
_TimerWheels[_tick].clear();
}
void OnTime()
{
// 根据实际超时的次数，执⾏对应的超时任务
int times = ReadTImerfd();
// 每读取一次 就移动_tick
for (int i = 0; i < times; ++i)
{
RunTimerTick();
}
}
void TimerAddInLoop(uint64_t id, int delay, const TaskFunc &cb)
{
PtrTask ptr(new TimerTask(id, delay, cb));
// 这里就设置 Release的callback
ptr->SetReleaseCallback(std::bind(&TimerWheel::RemoveTimer, this, id));
int pos = (_tick + delay) % _capacity;
_TimerWheels[pos].push_back(ptr);
_timers[id] = WeakTask(ptr);
}
void TimerRefreshInLoop(uint64_t id)
{
auto iter = _timers.find(id);
if (iter == _timers.end())
{
return;
}
// lock 获取weakptr中的shared_ptr
PtrTask ptr = iter->second.lock();
// 重新计算位置插入
int delay = ptr->get_timeout();
int pos = (_tick + delay) % _capacity;
_TimerWheels[pos].push_back(ptr);
}
void TimerCancelInLoop(uint64_t id)
{
auto iter = _timers.find(id);
assert(iter != _timers.end());
PtrTask ptr = iter->second.lock();
if (ptr)
ptr->Cancel();
}
public:
TimerWheel(EventLoop *loop) : _tick(0), _capacity(60), _TimerWheels(_capacity), _loop(loop),
_timerfd(CreateTimerfd()), _timer_channel(new Channel(_loop, _timerfd))
{
// 设置读事件回调
_timer_channel->SetReadCallback(std::bind(&TimerWheel::OnTime, this));
_timer_channel->EnableRead();
}
// 定时任务(添加\刷新\取消)
void TimerAdd(uint64_t id, uint32_t delay, const TaskFunc &cb);
void TimerRefresh(uint64_t id);
void TimerCancel(uint64_t id);
bool HasTimer(uint64_t id)
{
auto iter = _timers.find(id);
if (iter == _timers.end())
return false;
return true;
}
};
// 定时器中有个_timers成员，定时器信息的操作有可能在多线程中进⾏，因此需要考虑线程安全问题
// 如果不想加锁 One thread one loop 都放到⼀个线程中进⾏
void TimerWheel::TimerAdd(uint64_t id, uint32_t delay, const TaskFunc &cb)
{
_loop->RunInLoop(std::bind(&TimerWheel::TimerAddInLoop, this, id, delay, cb));
}
void TimerWheel::TimerRefresh(uint64_t id)
{
_loop->RunInLoop(std::bind(&TimerWheel::TimerRefreshInLoop, this, id));
}
void TimerWheel::TimerCancel(uint64_t id)
{
_loop->RunInLoop(std::bind(&TimerWheel::TimerCancelInLoop, this, id));
}
Reactor-EventLoop实现：
Eventloop集成Channel、Poller、TimerWheel三个模块，彻底对文件描述符事件进行统一监控，管理数据的收发，并展开业务处理。
什么是eventfd?
这是一个用来唤醒event事件的文件描述符，我们下来看看如何对它进行使用以及它能呈现什么样的效果出来。 
为什么需要eventfd?
创建eventfd进行可读可写，是为了当向EventLoop里的任务队列中塞任务时，可以通过eventd进行读写事件，从而来唤醒底层的epoll_wait()，处理任务池中的任务。
一些不可以用可读可写进行监控的操作，例如释放连接，当压入任务池中的时候，就需要借助eventfd唤醒epoll_wait()，对任务池里的任务继续处理。
设计任务池的好处在于，一个Loop对应一个线程，避免因为资源竞争带来的负面影响，影响处理性能。
如何理解任务队列？
EventLoop对描述符进行事件的监控，以及事件的处理。而每一个EventLoop对应唯一的一个线程。
在多线程环境下，因为描述符资源是共享的，一旦一个描述符上的连接事件就绪，多线程都会触发这个事件进行处理，那么一定会引起线程安全问题。所以，我们需要做的是让一个描述的监控、事件的处理以及对该描述符的其他操作都放在同一个线程中进行。
所以，我们设计一个任务队列(池)，对一个描述符的所有操作进行一次封装，对连接的操作并不立即执行，而是将任务添加到任务队列中。
EventLoop处理流程：
① 在线程中对该文件描述符进行时间监控。
② 有描述符就绪则对事件进行处理。(将这些回调函数压入任务池当中)。
③ 所有就绪事件处理完成后，再将任务池中的所有任务一一一去执行。
这里的效率并非体现在压入任务上，因为我们也得在操作任务队列时，给这个队列加锁，保证线程安全。它的高效在于，压入的任务能够并发进行处理。这种思想就像生产消费者模型一样。
具体实现:
// 被压入进EventLoop进行处理
class EventLoop
{
private:
// 可以是任意回调函数!
using Functor = std::function;
// one thread one loop
std::thread::id _thread_id;
// 唤醒IO事件监控有可能导致的阻塞
int _event_fd;
std::unique_ptr _event_channel;
Poller _poller;
std::vector _tasks; // 任务池
std::mutex _mtx; // 任务池线程安全
TimerWheel _timer_wheel; // 定时器模块
private:
static int CreateEventFd()
{
int efd = eventfd(0, EFD_CLOEXEC | EFD_NONBLOCK);
if (efd < 0)
{
ERR_LOG("CREATE EVENTFD FAILED!!");
abort(); // 让程序异常退出
}
return efd;
}
// 执行任务池里的所有任务
void RunAllTask()
{
std::vector functor;
{
std::unique_lock _lock(_mtx);
_tasks.swap(functor);
}
for (auto &f : functor)
{
f();
}
return;
}
// 设置eventfd唤醒的 回调函数
// 触发读事件
void ReadEventfd()
{
uint64_t res = 0;
int ret = read(_event_fd, &res, sizeof(res));
if (ret < 0)
{
// EINTR -- 被信号打断； EAGAIN -- 表⽰⽆数据可读
if (errno == EINTR || errno == EAGAIN)
{
return;
}
ERR_LOG("READ EVENTFD FAILED!");
abort();
}
return;
}
void WeakUpEventFd()
{
uint64_t val = 1;
int ret = write(_event_fd, &val, sizeof(val));
if (ret < 0)
{
if (errno == EINTR)
{
return;
}
ERR_LOG("READ EVENTFD FAILED!");
abort();
}
return;
}
public:
EventLoop() : _thread_id(std::this_thread::get_id()), _event_fd(CreateEventFd()),
_event_channel(new Channel(this, _event_fd)),
_timer_wheel(this)
{
// 给eventfd添加可读事件回调函数，读取eventfd事件通知次数
_event_channel->SetReadCallback(std::bind(&EventLoop::ReadEventfd, this));
_event_channel->EnableRead();
}
void Start()
{
// 循环运行:
// 1.事件监控 2.事件处理 3.执行任务
while (1)
{
std::vector actives;
_poller.Epoll(&actives); // 监控wait
for (auto &channel : actives)
{
// 执行回调 处理事件就绪
channel->HandlerEvent();
}
// 执行任务池里的任务
RunAllTask();
}
}
// 判断将要执⾏的任务是否处于当前线程中，如果是则执⾏，不是则压⼊队列
void RunInLoop(const Functor &cb)
{
if (IsInLoop())
{
return cb();
}
return QueueInLoop(cb);
}
void QueueInLoop(const Functor &cb)
{
{
std::unique_lock _lock(_mtx);
_tasks.push_back(cb);
}
// 唤醒有可能因为没有事件就绪，⽽导致的epoll阻塞；
// 其实就是给eventfd写⼊⼀个数据，eventfd就会触发可读事件
WeakUpEventFd();
}
// ⽤于判断当前线程是否是EventLoop对应的线程
bool IsInLoop() { return _thread_id == std::this_thread::get_id(); }
void AssertInLoop() { assert(_thread_id == std::this_thread::get_id()); }
// 控制描述符
void UpdateEvent(Channel *channel) { return _poller.UpdateEvent(channel); }
void RemoveEvent(Channel *channel) { return _poller.RemoveEvent(channel); }
// 管理超时任务
void TimerAdd(uint64_t id, uint32_t delay, const TaskFunc &cb) { return _timer_wheel.TimerAdd(id, delay, cb); }
void TimerRefresh(uint64_t id) { return _timer_wheel.TimerRefresh(id); }
void TimerCancel(uint64_t id) { return _timer_wheel.TimerCancel(id); }
bool HasTimer(uint64_t id) { return _timer_wheel.HasTimer(id); }
};
LoopThread\LoopThreadPool:
既然是要奉行one thread one loop的设计精髓，我们如何管理线程和loops的关系呢？
法一: 先创建loops，实例化后分配给线程
法二: 先创建线程，并在线程内部实例化loops
对于法子一而言，看似这样行得通，可是当你用主线程先去实例化loops的时候，其他线程是没有被创建出来的，也就是即便你之后创建出来，如何让loops和线程对应进行分配也是难以控制的，由此loops中的操作反而完完全全只能在主线程中执行。所以，我们先得把线程创建好，再在每个线程的内部，实例化loop(从属Reactor)。
LoopThread:
// 避免线程创建了，但是_loop还没有实例化
class LoopThread
{
private:
std::mutex _mtx;
std::condition_variable _cond;
// EventLoop指针变量，这个对象需要在线程内实例化
// 线程对应的_loop
EventLoop *_loop;
// EventLoop对应的线程
std::thread _thread;
private:
void ThreadEntry()
{
EventLoop loop;
{
std::unique_lock lock(_mtx); // 加锁
_loop = &loop;
_cond.notify_all();
}
loop.Start();
}
public:
LoopThread() : _loop(NULL), _thread(std::thread(&LoopThread::ThreadEntry, this)) {}
EventLoop *GetLoop()
{
EventLoop *loop = NULL;
{
std::unique_lock lock(_mtx); // 加锁
_cond.wait(lock, [&]()
{ return _loop != NULL; }); // loop为NULL就⼀直阻塞
loop = _loop;
}
return loop;
}
};
LoopThreadPool:
class LoopThreadPool
{
private:
int _thread_count;
int _next_idx; // 轮询控制 取出Loop池中的 从属Reactor
// 主Reactor: 仅仅用于监听套接字
EventLoop *_baseloop;
// 线程与从属Reactor
std::vector _threads;
std::vector _loops;
public:
LoopThreadPool(EventLoop *baseloop) : _thread_count(0), _next_idx(0), _baseloop(baseloop) {}
void SetThreadCount(int count) { _thread_count = count; }
void Create()
{
if (_thread_count > 0)
{
// one thread one loop
_threads.resize(_thread_count);
_loops.resize(_thread_count);
for (int i = 0; i < _thread_count; i++)
{
// 从LoopThread获取
_threads[i] = new LoopThread();
// one thread one loop
_loops[i] = _threads[i]->GetLoop();
}
}
return;
}
// 获取EventLoop
EventLoop *NextLoop()
{
if (_thread_count == 0)
{
return _baseloop;
}
_next_idx = (_next_idx + 1) % _thread_count;
return _loops[_next_idx];
}
};
通信连接管理Connection类实现:
class Connection;
typedef enum
{
DISCONNECTED,
CONNECTING,
CONNECTED,
DISCONNECTING
} ConnStatu;
using PtrConnection = std::shared_ptr;
class Connection : public std::enable_shared_from_this
{
private:
uint64_t _conn_id; // 连接的唯⼀ID，便于连接的管理和查找
// 这里简便让 _conn_id作为定时器ID
int _sockfd; // 连接关联的⽂件描述符
bool _enable_inactive_release; // 连接是否启动⾮活跃销毁的判断标志，默认为false
ConnStatu _status; // 连接状态
EventLoop *_loop; // 这个连接关联的loop
Socket _socket; // 套接字管理
Channel _channel; // 连接的事件管理
Buffer _in_buffer; // 输⼊缓冲区---存放从socket中读取到的数据
Buffer _out_buffer; // 输出缓冲区---存放要发送给对端的数据
Any _context; // 请求的接收处理上下⽂
// 这四个回调函数，是让服务器模块来设置的
using ConnectedCallback = std::function;
using MessageCallback = std::function;
using ClosedCallback = std::function;
using AnyEventCallback = std::function;
ConnectedCallback _connected_callback;
MessageCallback _message_callback;
ClosedCallback _closed_callback;
AnyEventCallback _event_callback;
// 服务器会进行Connection的管理 这里是 从服务器删除该connection信息
ClosedCallback _server_closed_callback;
private:
// 五个channel的事件回调函数
// 描述符可读事件触发后调⽤的函数，接收socket数据放到接收缓冲区中，然后调⽤_message_callback
void HandlerRead()
{
// 1.接收socket的数据，放到缓冲区
char buf[65536];
ssize_t ret = _socket.Recv_NonBlock(buf, 65535);
if (ret < 0)
{
// 出错了,不能直接关闭连接
return ShutdownInLoop();
}
// 0表示的是没有读取到数据
// -1表示连接断开
// 更新缓冲区数据
_in_buffer.WriteAndPush(buf, ret);
// 调⽤message_callback进⾏业务处理
if (_in_buffer.ReadAbleSize() > 0)
{
return _message_callback(shared_from_this(), &_in_buffer);
}
}
// 描述符可写事件触发后调⽤的函数，将发送缓冲区中的数据进⾏发送
void HandlerWrite()
{
//_out_buffer中保存的数据就是要发送的数据
ssize_t ret = _socket.Send_NonBlock(_out_buffer.ReadPosition(), _out_buffer.ReadAbleSize());
if (ret < 0)
{
// 发送错误就该关闭连接了
if (_in_buffer.ReadAbleSize() > 0)
{
// 数据没有发送完 就把剩余的发送
_message_callback(shared_from_this(), &_in_buffer);
}
return Release(); // 这时候就是实际的关闭释放操作了
}
// 注: 这里读偏移
_out_buffer.MoveReadOffset(ret);
if (_out_buffer.ReadAbleSize() == 0)
{
// 要发送的缓冲区没数据了 关闭监控
_channel.DisableWrite();
// 如果当前是连接待关闭状态，则有数据，发送完数据释放连接，没有数据则直接释放
if (_status == DISCONNECTING)
{
return Release();
}
}
return;
}
// 描述符触发挂断事件
void HandleClose()
{
// ⼀旦连接挂断了，套接字就什么都⼲不了了，因此有数据待处理就处理⼀下，完毕关闭连接
if (_in_buffer.ReadAbleSize() > 0)
{
_message_callback(shared_from_this(), &_in_buffer);
}
return Release();
}
// 描述符触发出错事件
void HandlerError()
{
HandleClose();
}
// 描述符触发任意事件: 1. 刷新连接的活跃度--延迟定时销毁任务； 2. 调⽤组件使⽤者的任意事件回调
void HandlerEvent()
{
if (_enable_inactive_release == true)
{
_loop->TimerRefresh(_conn_id);
}
if (_event_callback)
_event_callback(shared_from_this());
}
// 启动⾮活跃连接超时释放规则
void EnableInactiveReleaseInLoop(int sec)
{
_enable_inactive_release = true;
// 如果当前定时销毁任务已经存在，那就刷新延迟⼀下即可
if (_loop->HasTimer(_conn_id))
return _loop->TimerRefresh(_conn_id);
// 如果不存在定时销毁任务，则新增
_loop->TimerAdd(_conn_id, sec, std::bind(&Connection::Release, this));
}
void CancelInactiveReleaseInLoop()
{
_enable_inactive_release = false;
if (_loop->HasTimer(_conn_id))
{
_loop->TimerCancel(_conn_id);
}
}
// 连接获取之后，所处的状态下要进⾏各种设置（启动读监控,调⽤回调函数）
void EstablishedInLoop()
{
assert(_status == CONNECTING); // 当前一定是处于半连接状态下
_status = CONNECTED;
// ⼀旦启动读事件监控就有可能会⽴即触发读事件，如果这时候启动了⾮活跃连接销毁
_channel.EnableRead();
if (_connected_callback)
{
_connected_callback(shared_from_this());
}
}
// 这个关闭操作并⾮实际的连接释放操作，需要判断还有没有数据待处理，待发送
void ShutdownInLoop()
{
// 设置连接为半关闭状态
_status = DISCONNECTING;
// 处理业务逻辑没有处理的数据
if (_in_buffer.ReadAbleSize() > 0)
{
if (_message_callback)
{
_message_callback(shared_from_this(), &_in_buffer);
}
}
// 要么就是写⼊数据的时候出错关闭，要么就是没有待发送数据，直接关闭
// 这里是真正发送数据
if (_out_buffer.ReadAbleSize() > 0)
{
if (_channel.WriteAble() == false)
{
_channel.EnableWrite();
}
}
if (_out_buffer.ReadAbleSize() == 0)
{
Release();
}
}
// 实际释放窗口
void ReleaseInLoop()
{
_status = DISCONNECTED;
_channel.Remove();
_socket.Close();
// 如果当前定时器队列中还有定时销毁任务，则取消任务
if (_loop->HasTimer(_conn_id))
{
CancelInactiveReleaseInLoop();
}
// 调⽤关闭回调函数，避免先移除服务器管理的连接信息导致Connection被释，
// 此时去处理会出错，因此先调⽤⽤⼾的回调函数
if (_closed_callback)
_closed_callback(shared_from_this());
// 移除服务器内部管理的连接信息
if (_server_closed_callback)
_server_closed_callback(shared_from_this());
}
// 这个接⼝并不是实际的发送接⼝，⽽只是把数据放到了发送缓冲区，启动了可写事件监控
void SendInLoop(Buffer &buf)
{
if (_status == DISCONNECTED)
return;
_out_buffer.WriteBuffer(buf);
if (_channel.WriteAble() == false)
{
_channel.EnableWrite();
}
}
// 切换协议 重新设置函数
void UpgradeInLoop(const Any &context,
const ConnectedCallback &conn,
const MessageCallback &msg,
const ClosedCallback &closed,
const AnyEventCallback &event)
{
_context = context;
_connected_callback = conn;
_message_callback = msg;
_closed_callback = closed;
_event_callback = event;
}
public:
Connection(EventLoop *loop, uint64_t conn_id, int sockfd) : _conn_id(conn_id), _sockfd(sockfd),
_enable_inactive_release(false), _loop(loop),
_status(CONNECTING), _socket(_sockfd),
_channel(loop, _sockfd)
{
_channel.SetReadCallback(std::bind(&Connection::HandlerRead, this));
_channel.SetWriteCallback(std::bind(&Connection::HandlerWrite, this));
_channel.SetCloseCallback(std::bind(&Connection::HandleClose, this));
_channel.SetErrorCallback(std::bind(&Connection::HandlerError, this));
_channel.SetEventCallback(std::bind(&Connection::HandlerEvent, this));
}
~Connection() { DBG_LOG("RELEASE CONNECTION:%p", this); }
// 获取文件描述符
int get_fd() { return _sockfd; }
// 获取id
uint64_t get_id() { return _conn_id; }
// 连接状态
bool Connected() { return _status == CONNECTED; }
// 设置上下⽂--连接建⽴完成时进⾏调⽤
void SetContext(const Any &context) { _context = context; }
// 获取上下⽂，返回的是指针
Any *GetContext() { return &_context; }
// using ConnectedCallback = std::function;
// using MessageCallback = std::function;
// using ClosedCallback = std::function;
// using AnyEventCallback = std::function;
// ConnectedCallback _connected_callback;
// MessageCallback _message_callback;
// ClosedCallback _closed_callback;
// AnyEventCallback _event_callback;
void SetConnectedCallback(const ConnectedCallback &cb) { _connected_callback = cb; }
void SetMessageCallback(const MessageCallback &cb) { _message_callback = cb; }
void SetAnyEventCallback(const AnyEventCallback &cb) { _event_callback = cb; }
void SetClosedCallback(const ClosedCallback &cb) { _closed_callback = cb; }
void SetSrvClosedCallback(const ClosedCallback &cb) { _server_closed_callback = cb; }
// 发送数据，将数据放到发送缓冲区，启动写事件监控
void Send(const char *data, size_t len)
{
// 外界传⼊的data，可能是个临时的空间，我们现在只是把发送操作压⼊了任务池，有可能并没有被⽴即执⾏
// 因此有可能执⾏的时候，data指向的空间有可能已经被释放了
Buffer buf;
buf.WriteAndPush(data, len);
// 右值引用 --> 提升效率
_loop->RunInLoop(std::bind(&Connection::SendInLoop, this, std::move(buf)));
}
// 连接建⽴就绪后，进⾏channel回调设置 启动读监控
void Established()
{
_loop->RunInLoop(std::bind(&Connection::EstablishedInLoop, this));
}
// 提供给组件使⽤者的关闭接⼝--并不实际关闭，需要判断有没有数据待处理
void Shutdown()
{
_loop->RunInLoop(std::bind(&Connection::ShutdownInLoop, this));
}
void Release()
{
_loop->QueueInLoop(std::bind(&Connection::ReleaseInLoop, this));
}
// 启动⾮活跃销毁，并定义多⻓时间⽆通信就是⾮活跃，添加定时任务
void EnableInactiveRelease(int sec)
{
_loop->RunInLoop(std::bind(&Connection::EnableInactiveReleaseInLoop, this, sec));
}
void CancelInactiveRelease()
{
_loop->RunInLoop(std::bind(&Connection::CancelInactiveReleaseInLoop, this));
}
void Upgrade(const Any &context,
const ConnectedCallback &conn,
const MessageCallback &msg,
const ClosedCallback &closed,
const AnyEventCallback &event)
{
// 这是一个非线程安全的
// 当底层拿到数据，上层进行协议切换，这个行为被压入队列之中，
// 如果此时遇到新的事件发生，读取的数据仍然会按照切换协议之前的格式进行解读
_loop->AssertInLoop();
_loop->RunInLoop(std::bind(&Connection::UpgradeInLoop, this, context, conn, msg, closed, event));
}
};
监听描述符管理Acceptor类实现:
// 获取连接管理
class Acceptor
{
private:
// ⽤于创建监听套接字
Socket _socket;
// ⽤于对监听套接字进⾏事件监控
EventLoop *_loop;
// ⽤于对监听套接字进⾏事件管
Channel _channel;
// 读取新连接的回调函数 --> 这里的回调是创建Connection
using AcceptCallback = std::function;
AcceptCallback _accept_callback;
public:
// 监听套接字的读事件回调处理函数---获取新连接，调⽤_accept_callback函数进⾏新连接处理
void HandlerRead()
{
int newfd = _socket.Accept();
if (newfd < 0)
{
return;
}
if (_accept_callback)
_accept_callback(newfd);
}
int CreateServer(uint16_t port)
{
bool ret = _socket.CreateServer(port);
assert(ret == true);
return _socket.get_fd();
}
public:
Acceptor(EventLoop *loop, uint16_t port) : _socket(CreateServer(port)), _loop(loop),
_channel(loop, _socket.get_fd())
{
_channel.SetReadCallback(std::bind(&Acceptor::HandlerRead, this));
}
void SetAcceptCallback(const AcceptCallback &cb) { _accept_callback = cb; }
// 启动监控
void Listen() { _channel.EnableRead(); }
};
服务器TcpServer类实现：
class TcpServer
{
private:
// 自增长id
uint64_t _next_id;
uint16_t _port;
int _timeout; // 保存管理所有连接对应的shared_ptr对象
bool _enable_inactive_release; // 是否启动了⾮活跃连接超时销毁的判断标志
// 这是主线程的EventLoop对象，负责监听事件的处理
// 这是监听套接字的管理对象
EventLoop _baseloop;
Acceptor _acceptor;
LoopThreadPool _pool; // 这是从属EventLoop线程池
std::unordered_map _conns; // 保存管理所有连接对应的shared_ptr对象
// 回调函数
using ConnectedCallback = std::function;
using ClosedCallback = std::function;
using MessageCallback = std::function;
using AnyEventCallback = std::function;
using Functor = std::function;
ConnectedCallback _connected_callback;
ClosedCallback _closed_callback;
MessageCallback _message_callback;
AnyEventCallback _event_callback;
private:
// ⽤于添加⼀个定时任务
void RunAfterInLoop(const Functor &task, int delay)
{
_next_id++;
_baseloop.TimerAdd(_next_id, delay, task);
}
// 为新连接构造⼀个Connection进⾏管理
void NewConnection(int fd)
{
_next_id++;
PtrConnection conn(new Connection(_pool.NextLoop(), _next_id, fd));
conn->SetMessageCallback(_message_callback);
conn->SetClosedCallback(_closed_callback);
conn->SetConnectedCallback(_connected_callback);
conn->SetAnyEventCallback(_event_callback);
conn->SetSrvClosedCallback(std::bind(&TcpServer::RemoveConnection, this, std::placeholders::_1));
// 启动⾮活跃超时销毁
if (_enable_inactive_release)
{
conn->EnableInactiveRelease(_timeout);
}
// 启动监控
conn->Established();
_conns.insert(std::make_pair(_next_id, conn));
}
// 从管理Connection的_conns中移除连接信息 ---> 需要bind到Connection内
void RemoveConnectionInLoop(const PtrConnection &conn)
{
int id = conn->get_id();
auto iter = _conns.find(id);
if (iter != _conns.end())
{
_conns.erase(iter);
}
}
void RemoveConnection(const PtrConnection &conn)
{
_baseloop.RunInLoop(std::bind(&TcpServer::RemoveConnectionInLoop, this, conn));
}
public:
TcpServer(int port) : _port(port),
_next_id(0),
_enable_inactive_release(false),
_acceptor(&_baseloop, _port),
_pool(&_baseloop)
{
_acceptor.SetAcceptCallback(std::bind(&TcpServer::NewConnection, this, std::placeholders::_1));
// 监听事件启动 将监听套接字挂到baseloop上
_acceptor.Listen();
}
void SetThreadCount(int count) { return _pool.SetThreadCount(count); }
void SetConnectedCallback(const ConnectedCallback &cb) { _connected_callback = cb; }
void SetMessageCallback(const MessageCallback &cb) { _message_callback = cb; }
void SetClosedCallback(const ClosedCallback &cb) { _closed_callback = cb; }
void SetAnyEventCallback(const AnyEventCallback &cb) { _event_callback = cb; }
void EnableInactiveRelease(int timeout)
{
_timeout = timeout;
_enable_inactive_release = true;
}
// ⽤于添加⼀个定时任务
void RunAfter(const Functor &task, int delay)
{
_baseloop.RunInLoop(std::bind(&TcpServer::RunAfterInLoop, this, task, delay));
}
void Start()
{
_pool.Create();
_baseloop.Start();
}
};
基于TcpServer实现回显服务器:
#pragma once
#include "../server.hpp"
class EchoServer
{
private:
TcpServer _server;
// 回调函数
void OnConnected(const PtrConnection &conn)
{
DBG_LOG("NEW CONNECTION:%p", conn.get());
}
void OnClosed(const PtrConnection &conn)
{
DBG_LOG("CLOSE CONNECTION:%p", conn.get());
}
void OnMessage(const PtrConnection &conn, Buffer *buf)
{
// DBG_LOG("OnMessage:%p:%s", conn.get(), buf->Begin());
conn->Send(buf->ReadPosition(), buf->ReadAbleSize());
// Send没有支持任何read指针移动
buf->MoveReadOffset(buf->ReadAbleSize());
conn->Shutdown();
}
public:
EchoServer(int port) : _server(port)
{
_server.SetThreadCount(3);
_server.EnableInactiveRelease(5);
_server.SetConnectedCallback(std::bind(&EchoServer::OnConnected, this, std::placeholders::_1));
_server.SetMessageCallback(std::bind(&EchoServer::OnMessage, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2));
_server.SetClosedCallback(std::bind(&EchoServer::OnClosed, this, std::placeholders::_1));
}
void Start()
{
_server.Start();
}
};
EchoServer关系图: 
EchoServer测试:
我们让客户端发送五条消息后，不再进行通信，经过timeout后，服务端将该连接关闭。
HTTP协议模块:
Util工具类:
状态码描述字段:
std::unordered_map _statu_msg = {
{100, "Continue"},
{101, "Switching Protocol"},
{102, "Processing"},
{103, "Early Hints"},
{200, "OK"},
{201, "Created"},
{202, "Accepted"},
{203, "Non-Authoritative Information"},
{204, "No Content"},
{205, "Reset Content"},
{206, "Partial Content"},
{207, "Multi-Status"},
{208, "Already Reported"},
{226, "IM Used"},
{300, "Multiple Choice"},
{301, "Moved Permanently"},
{302, "Found"},
{303, "See Other"},
{304, "Not Modified"},
{305, "Use Proxy"},
{306, "unused"},
{307, "Temporary Redirect"},
{308, "Permanent Redirect"},
{400, "Bad Request"},
{401, "Unauthorized"},
{402, "Payment Required"},
{403, "Forbidden"},
{404, "Not Found"},
{405, "Method Not Allowed"},
{406, "Not Acceptable"},
{407, "Proxy Authentication Required"},
{408, "Request Timeout"},
{409, "Conflict"},
{410, "Gone"},
{411, "Length Required"},
{412, "Precondition Failed"},
{413, "Payload Too Large"},
{414, "URI Too Long"},
{415, "Unsupported Media Type"},
{416, "Range Not Satisfiable"},
{417, "Expectation Failed"},
{418, "I'm a teapot"},
{421, "Misdirected Request"},
{422, "Unprocessable Entity"},
{423, "Locked"},
{424, "Failed Dependency"},
{425, "Too Early"},
{426, "Upgrade Required"},
{428, "Precondition Required"},
{429, "Too Many Requests"},
{431, "Request Header Fields Too Large"},
{451, "Unavailable For Legal Reasons"},
{501, "Not Implemented"},
{502, "Bad Gateway"},
{503, "Service Unavailable"},
{504, "Gateway Timeout"},
{505, "HTTP Version Not Supported"},
{506, "Variant Also Negotiates"},
{507, "Insufficient Storage"},
{508, "Loop Detected"},
{510, "Not Extended"},
{511, "Network Authentication Required"}
};
类型后缀字段:
std::unordered_map _mime_msg = {
{".aac", "audio/aac"},
{".abw", "application/x-abiword"},
{".arc", "application/x-freearc"},
{".avi", "video/x-msvideo"},
{".azw", "application/vnd.amazon.ebook"},
{".bin", "application/octet-stream"},
{".bmp", "image/bmp"},
{".bz", "application/x-bzip"},
{".bz2", "application/x-bzip2"},
{".csh", "application/x-csh"},
{".css", "text/css"},
{".csv", "text/csv"},
{".doc", "application/msword"},
{".docx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.document"},
{".eot", "application/vnd.ms-fontobject"},
{".epub", "application/epub+zip"},
{".gif", "image/gif"},
{".htm", "text/html"},
{".html", "text/html"},
{".ico", "image/vnd.microsoft.icon"},
{".ics", "text/calendar"},
{".jar", "application/java-archive"},
{".jpeg", "image/jpeg"},
{".jpg", "image/jpeg"},
{".js", "text/javascript"},
{".json", "application/json"},
{".jsonld", "application/ld+json"},
{".mid", "audio/midi"},
{".midi", "audio/x-midi"},
{".mjs", "text/javascript"},
{".mp3", "audio/mpeg"},
{".mpeg", "video/mpeg"},
{".mpkg", "application/vnd.apple.installer+xml"},
{".odp", "application/vnd.oasis.opendocument.presentation"},
{".ods", "application/vnd.oasis.opendocument.spreadsheet"},
{".odt", "application/vnd.oasis.opendocument.text"},
{".oga", "audio/ogg"},
{".ogv", "video/ogg"},
{".ogx", "application/ogg"},
{".otf", "font/otf"},
{".png", "image/png"},
{".pdf", "application/pdf"},
{".ppt", "application/vnd.ms-powerpoint"},
{".pptx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.presentationml.presentation"},
{".rar", "application/x-rar-compressed"},
{".rtf", "application/rtf"},
{".sh", "application/x-sh"},
{".svg", "image/svg+xml"},
{".swf", "application/x-shockwave-flash"},
{".tar", "application/x-tar"},
{".tif", "image/tiff"},
{".tiff", "image/tiff"},
{".ttf", "font/ttf"},
{".txt", "text/plain"},
{".vsd", "application/vnd.visio"},
{".wav", "audio/wav"},
{".weba", "audio/webm"},
{".webm", "video/webm"},
{".webp", "image/webp"},
{".woff", "font/woff"},
{".woff2", "font/woff2"},
{".xhtml", "application/xhtml+xml"},
{".xls", "application/vnd.ms-excel"},
{".xlsx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet"},
{".xml", "application/xml"},
{".xul", "application/vnd.mozilla.xul+xml"},
{".zip", "application/zip"},
{".3gp", "video/3gpp"},
{".3g2", "video/3gpp2"},
{".7z", "application/x-7z-compressed"}
};
字符串切分:
// 1.字符串分割函数
static int Split(const std::string &src, const std::string sep, std::vector *arr)
{
// 上一次sep位置
size_t offset = 0;
while (offset < src.size())
{
size_t pos = src.find(sep,offset);
if (pos == std::string::npos)
{
// 将剩余的部分当作⼀个字串，放⼊arry中
arr->push_back(src.substr(offset));
return arr->size();
}
// 出现连续sep的情况
// "a++cbed"
if (pos == offset)
{
offset = pos + sep.size();
continue;
}
arr->push_back(src.substr(offset, pos - offset));
offset = pos + sep.size();
}
return arr->size();
}
读取\写入文件内容:
static bool ReadFile(const std::string &filename, std::string *buf)
{
std::ifstream ifs(filename, std::ios::binary);
if (ifs.is_open() == false)
{
std::cout << "open file:" << filename.c_str() << "faild..." << std::endl;
return false;
}
size_t fsize = 0;
// 跳转读写位置到末尾
ifs.seekg(0, ifs.end);
// 获取当前读写位置相对于起始位置的偏移量
fsize = ifs.tellg();
ifs.seekg(0,ifs.beg);
buf->resize(fsize);
ifs.read(&(*buf)[0],fsize);
if(ifs.good() == false)
{
std::cout << "read file:" << filename.c_str() << "faild..." << std::endl;
ifs.close();
return false;
}
ifs.close();
return false;
}
// 向⽂件写⼊数据
static bool WriteFile(const std::string &filename, const std::string &buf)
{
std::ofstream ofs(filename, std::ios::binary | std::ios::trunc);
if (ofs.is_open() == false)
{
std::cout << "open file:" << filename.c_str() << "faild..." << std::endl;
return false;
}
ofs.write(buf.c_str(), buf.size());
if (ofs.good() == false)
{
std::cout << "write file:" << filename.c_str() << "faild..." << std::endl;
ofs.close();
return false;
}
ofs.close();
return true;
}
响应码\文件类型Type
// 响应状态码的描述信息获取
static std::string StatuDesc(int statu)
{
uto it = _statu_msg.find(statu);
if (it != _statu_msg.end())
{
return it->second;
}
return "Unknow";
}
// 根据⽂件后缀名获取⽂件mime
static std::string ExtMime(const std::string &filename)
{
// a.b.txt 先获取⽂件扩展名
size_t pos = filename.find_last_of('.');
if (pos == std::string::npos)
{
return "application/octet-stream";
}
std::string ext = filename.substr(pos);
auto it = _mime_msg.find(ext);
if (it == _mime_msg.end())
{
// 默认返回二进制流
return "application/octet-stream";
}
return it->second;
}
判断目录\普通文件:
当我们拿到这个文件信息，获取st_mode，可以调用这个宏函数来判断类别。
// 判断⼀个⽂件是否是⼀个⽬录
static bool IsDirectory(const std::string &filename)
{
struct stat st;
int ret = stat(filename.c_str(), &st);
if (ret < 0)
{
return false;
}
return S_ISDIR(st.st_mode);
}
// 判断⼀个⽂件是否是⼀个普通⽂件
static bool IsRegular(const std::string &filename)
{
struct stat st;
int ret = stat(filename.c_str(), &st);
if (ret < 0)
{
return false;
}
return S_ISREG(st.st_mode);
}
有效路径判断:
访问服务器资源，本质上就是访问服务器上存在的目录文件。当我们访问一台服务器的首页目录，一般是这样"/index.html"，前面的"/"仅仅是相对目录。这里的意思表达式，客⼾端只能请求相对根⽬录中的资源，其他地⽅的资源都不予理会。如果出现这样的不合理情况，就应当制止这种不安全的行为。
static bool ValidPath(const std::string &path)
{
std::vector subdir;
Split(path, "/", &subdir);
int level = 0; // 当前层为0
for (auto &dir : subdir)
{
// 访问上级目录
if (dir == "..")
{
level--;
if (level < 0)
return false;
continue;
}
level++;
}
return true;
}
编码与解码:
如何理解编码解码？
当我们打开百度首页网址，值得我们注意的是这个页面的url是我们能明眼看懂的。紧接着我们在搜索栏输入“C++”关键字，再敲回车。
此时，我们发现本应看到"wd=C++"，反而被解析成了"wd=C%20%20"。那么为什么需要这样做呢？
为什么要进行URL编码？
● 防止出现语法错误:比如空格、中文等，这些字符也许会造成URL的语法错误。在URL编码之后，这些特殊字符会被转码为相应的ASCII码，避免了出现语法上的错误。
● 防止乱码:如果URL中含有一些非ASCII字符，如中文等，由于不同编码之间的差异，可能会造成在浏览器端乱码的情况。在URL编码之后，这些非ASCII字符会被转码为"% %和十六进制编码"，确保浏览器能正常读取。
● 安全性:URL中含有敏感信息时，如密码等，需要进行URL编码，以防止被网络攻击者截取和恶意篡改。
总的来说，URL编码能够避免语法上的错误、防止乱码以及增强安全性，保障了网络传输的正常进行和网络信息的安全传输。
RFC3986 协议对 URL 的编解码问题做出了详细的建议，指出了哪些字符需要被编码才不会引起 URL 语义的转变，以及对为什么这些字符需要编码做出了相应的解释。
编码格式：将特殊字符的ascii值，转换为两个16进制字符%HH,前缀% C++ -> C%2B%2B
不编码的特殊字符： RFC3986⽂档规定: ". - _ ~ 字⺟，数字" 属于绝对不编码字符。
W3C标准中规定，查询字符串中的空格，需要编码为+， 解码则是+转空格
在线URL解码编码工具
// URL编码，避免URL中资源路径与查询字符串中的特殊字符与HTTP请求中特殊字符产⽣歧义
static std::string UrlEncode(const std::string url, bool convert_space_to_plus)
{
std::string res;
for (auto &ch : url)
{
if (ch == '.' || ch == '_' || ch == '-' || ch == '~' || isalnum(ch))
{
// 绝不进行编码的字符
res += ch;
continue;
}
// w3c转换
if (ch == ' ' && convert_space_to_plus == true)
{
res += '+';
continue;
}
// 需要进行编码字符
// 格式为: %HH
char tmp[4] = {0};
// 格式化字符
// %: %%
// 十六进制: %X
// 02:两个字符 左边补0
snprintf(tmp, sizeof(tmp), "%%%02X", ch);
res += tmp;
}
return res;
}
static char HEXTOI(char c)
{
if (c >= '0' && c <= '9')
{
return c - '0';
}
else if (c >= 'a' && c <= 'z')
{
return c - 'a' + 10;
}
else if (c >= 'A' && c <= 'Z')
{
return c - 'A' + 10;
}
return -1;
}
static std::string UrlDecode(const std::string url, bool convert_plus_to_space)
{
// 遇到了%，则将紧随其后的2个字符，转换为数字
// 数字: 16进制 --> 10进制
// '+':43(D) 2B(H)
// 2*16 + B*1: 32+11 = 43
// 让第一个数 左移4位 + 第二个数
std::string res;
for (int i = 0; i < url.size(); ++i)
{
if (url[i] == '+' && convert_plus_to_space == true)
{
res += ' ';
continue;
}
// 需要解码
if (url[i] == '%' && (i + 2) < url.size())
{
char v1 = HEXTOI(url[i + 1]);
char v2 = HEXTOI(url[i + 2]);
char tmp = v1 * 16 + v2;
res += tmp;
i += 2;
continue; // 这里的continue是跳转到判断位置 而不会进行++
}
// 普通字符
res += url[i];
}
return res;
}
Http请求响应类:
// HttpRequest请求类实现
class HttpRequest
{
public:
std::string _method; // 请求⽅法
std::string _path; // 资源路径
std::string _version; // 协议版本
std::string _body; // 请求正⽂
std::smatch _matches; // 资源路径的正则提取数据
std::unordered_map _headers; // 头部字段
std::unordered_map _params; // 查询字符串
HttpRequest() : _version(DEFAULT_VERSION) {}
void ReSet()
{
// 资源清理
_method.clear();
_path.clear();
_version = DEFAULT_VERSION;
_body.clear();
std::smatch match;
_matches.swap(match);
_headers.clear();
_params.clear();
}
// 插⼊头部字段
void SetHeader(const std::string &key, const std::string &val)
{
_headers.insert(std::make_pair(key, val));
}
// 判断是否存在指定头部字段
bool HasHeader(const std::string &key) const
{
auto iter = _headers.find(key);
if (iter == _headers.end())
{
return false;
}
return true;
}
// 获取指定头部字段的值
std::string GetHeader(const std::string &key) const
{
auto it = _headers.find(key);
if (it == _headers.end())
{
return "";
}
return it->second;
}
void SetParam(const std::string &key, const std::string &val)
{
_params.insert(std::make_pair(key, val));
}
// 判断是否有某个指定的查询字符串
bool HasParam(const std::string &key) const
{
auto it = _params.find(key);
if (it == _params.end())
{
return false;
}
return true;
}
// 获取指定的查询字符串
std::string GetParam(const std::string &key) const
{
auto it = _params.find(key);
if (it == _params.end())
{
return "";
}
return it->second;
}
// 获取正⽂⻓度
size_t ContentLength() const
{
bool ret = HasHeader("Content-Length");
if (ret == false)
{
return 0;
}
std::string clen = GetHeader("Content-Length");
return std::stoi(clen);
}
// 判断是否是短链接
bool Close() const
{
// 没有Connection字段，或者有Connection但是值是close，则都是短链接，否则就是⻓连接
if (HasHeader("Connection") == true && GetHeader("Connection") == "keep-alive")
{
return false;
}
return true;
}
};
class HttpResponse
{
public:
int _status_code; // 状态码
bool _redirect_flag; // 重定向标志
std::string _redirect_url; // 重定向url
std::string _body; // 正文
std::unordered_map _headers;
HttpResponse() : _redirect_flag(false), _status_code(200) {}
HttpResponse(int status_code) : _redirect_flag(false), _status_code(status_code) {}
void Reset()
{
_status_code = 200;
_redirect_flag = false;
_body.clear();
_redirect_url.clear();
_headers.clear();
}
// 插⼊头部字段
void SetHeader(const std::string &key, const std::string &val)
{
_headers.insert(std::make_pair(key, val));
}
bool HasHeader(const std::string &key)
{
auto it = _headers.find(key);
if (it == _headers.end())
{
return false;
}
return true;
}
// 获取指定头部字段的值
std::string GetHeader(const std::string &key)
{
auto it = _headers.find(key);
if (it == _headers.end())
{
return "";
}
return it->second;
}
void SetContent(const std::string &body, const std::string &type = "text/html")
{
_body = body;
SetHeader("Content-Type", type);
}
void SetRedirect(const std::string &url, int status_code = 302)
{
_status_code = status_code;
_redirect_flag = true;
_redirect_url = url;
}
// 判断是否是短链接
bool Close()
{
// 没有Connection字段，或者有Connection但是值是close，则都是短链接，否则就是⻓连接
if (HasHeader("Connection") == true && GetHeader("Connection") == "keep-alive")
{
return false;
}
return true;
}
};
HttpContext上下⽂类实现:
// 五种接收状态
// 可能出现数据 但报文不完整的情况
typedef enum
{
RECV_HTTP_ERROR,
RECV_HTTP_LINE,
RECV_HTTP_HEAD,
RECV_HTTP_BODY,
RECV_HTTP_OVER
} HttpRecvStatu;
// 800m
#define MAX_LINE 8192*1024*100
class HttpContext
{
private:
int _status_code; // 响应状态码
HttpRecvStatu _recv_status; // 当前接收及解析的阶段状态
HttpRequest _request; // 已经解析得到的请求信息
private:
// 解析请求行
bool ParseHttpLine(const std::string &line)
{
std::smatch matches;
std::regex reg("(GET|HEAD|POST|PUT|DELETE) ([^?]*)(?:\\?(.*))?(HTTP/1\\.[01])(?:\n|\r\n)?");
bool ret = std::regex_match(line, matches, reg);
if (ret == false)
{
_recv_status = RECV_HTTP_ERROR;
_status_code = 400; // BAD REQUEST
return false;
}
// 0 : GET /wwwroot/login?user=xiaoming&pass=123123 HTTP/1.1
// 1 : GET ---> 请求方法
// 2 : /wwwroot/login ---> 资源路径
// 3 : user=xiaoming&pass=123123 ---> 提交参数params
// 4 : HTTP/1.1 ---> 协议版本
_request._method = matches[1];
std::transform(_request._method.begin(), _request._method.end(), _request._method.begin(), ::toupper);
// 资源路径的获取，需要进⾏URL解码操作，但是不需要+转空格
_request._path = Util::UrlDecode(matches[2], false);
// 协议版本的获取
_request._version = matches[4];
// 查询字符串的获取与处理
// 3 : user=xiaoming&pass=123123 ---> 提交参数params
std::vector query_string_arry;
std::string query_string = matches[3];
Util::Split(query_string, "&", &query_string_arry);
for (auto &str : query_string_arry)
{
size_t pos = str.find("=");
// 协议切换
if (pos == std::string::npos)
{
_recv_status = RECV_HTTP_ERROR;
_status_code = 400; // BAD REQUEST
return false;
}
std::string key = Util::UrlDecode(str.substr(0, pos), true);
std::string val = Util::UrlDecode(str.substr(pos + 1), true);
_request.SetParam(key, val);
}
return true;
}
// 解析头部字段
bool ParseHttpHead(std::string &line)
{
// key: val\r\nkey: val\r\n....
if (line.back() == '\n')
line.pop_back(); // 末尾是换⾏则去掉换⾏字符
if (line.back() == '\r')
line.pop_back(); // 末尾是回⻋则去掉回⻋字符
size_t pos = line.find(": ");
if (pos == std::string::npos)
{
_recv_status = RECV_HTTP_ERROR;
_status_code = 400;
return false;
}
std::string key = line.substr(0, pos);
std::string val = line.substr(pos + 2);
_request.SetHeader(key, val);
return true;
}
public:
// 获取请求行
bool RecvHttpLine(Buffer *buf)
{
if (_recv_status != RECV_HTTP_LINE)
return false;
// 1. 获取⼀⾏数据，带有末尾的换⾏
std::string line = buf->GetOneLine();
// 需要考虑的⼀些要素：缓冲区中的数据不⾜⼀⾏， 获取的⼀⾏数据超⼤
if (line.size() == 0)
{
// 缓冲区中的数据不⾜⼀⾏，则需要判断缓冲区的可读数据⻓度，如果很⻓了或者都不⾜⼀⾏，这是有问题
if (buf->ReadAbleSize() > MAX_LINE)
{
_recv_status = RECV_HTTP_ERROR;
_status_code = 414; // URI TOO LONG
return false;
}
// 缓冲区中数据不⾜⼀⾏，但是也不多，就等等新数据的到来
return true;
}
if (line.size() > MAX_LINE)
{
_recv_status = RECV_HTTP_ERROR;
_status_code = 414; // URI TOO LONG
return false;
}
// 解析请求行
bool ret = ParseHttpLine(line);
if (ret == false)
{
return false;
}
// ⾸⾏处理完毕，进⼊头部获取阶段
_recv_status = RECV_HTTP_HEAD;
return true;
}
// 获取头部字段
bool RecvHttpHead(Buffer *buf)
{
if (_recv_status != RECV_HTTP_HEAD)
return false;
// ⼀⾏⼀⾏取出数据，直到遇到空⾏为⽌， 头部的格式 key: val\r\nkey:val\r\n....
while (1)
{
// 需要考虑的⼀些要素：缓冲区中的数据不⾜⼀⾏， 获取的⼀⾏数据超⼤
std::string line = buf->GetOneLine();
if (line.size() == 0)
{
// 缓冲区中的数据不⾜⼀⾏，则需要判断缓冲区的可读数据⻓度，如果很⻓了都不⾜⼀⾏，这是有问题的
if (buf->ReadAbleSize() > MAX_LINE)
{
_recv_status = RECV_HTTP_ERROR;
_status_code = 414; // URI TOO LONG
return false;
}
}
if (line.size() > MAX_LINE)
{
_recv_status = RECV_HTTP_ERROR;
_status_code = 414; // URI TOO LONG
return false;
}
if (line == "\n" || line == "\r\n")
{
break;
}
bool ret = ParseHttpHead(line);
if (ret == false)
{
return false;
}
}
// 头部处理完毕，进⼊正⽂获取阶段
_recv_status = RECV_HTTP_BODY;
return true;
}
bool RecvHttpBody(Buffer *buf)
{
if (_recv_status != RECV_HTTP_BODY)
return false;
// 获取正⽂⻓度
size_t content_length = _request.ContentLength();
DBG_LOG("RecvHttpBody content_length:%d",content_length);
if (content_length == 0)
{
// 没有正⽂，则请求接收解析完毕
_recv_status = RECV_HTTP_OVER;
return true;
}
// 当前已经接收了多少正⽂,其实就是往 _request._body 中放了多少数据了
// 实际还需要接收的正⽂⻓度
size_t real_len = content_length - _request._body.size();
DBG_LOG("RecvHttpBody real_len:%d",real_len);
DBG_LOG("RecvHttpBody _request._body:%d", _request._body.size());
// 1.接收正⽂放到body中，但是也要考虑当前缓冲区中的数据，是否是全部的正⽂
if (buf->ReadAbleSize() >= real_len)
{
// 缓冲区中数据，包含了当前请求的所有正⽂，则取出所需的数据
_request._body.append(buf->ReadPosition(), real_len);
buf->MoveReadOffset(real_len);
_recv_status = RECV_HTTP_OVER;
return true;
}
// 2.缓冲区中数据，⽆法满⾜当前正⽂的需要，数据不⾜，取出数据，然后等待新数据到来
_request._body.append(buf->ReadPosition(), buf->ReadAbleSize());
buf->MoveReadOffset(buf->ReadAbleSize());
return true;
}
public:
HttpContext() : _status_code(200), _recv_status(RECV_HTTP_LINE) {}
void ReSet()
{
_status_code = 200;
_recv_status = RECV_HTTP_LINE;
_request.ReSet();
}
int get_status_code() { return _status_code; }
HttpRecvStatu get_recv_status() { return _recv_status; }
HttpRequest &Request() { return _request; }
// 接收并解析HTTP请求
void RecvHttpRequest(Buffer *buf)
{
// 不同的状态，做不同的事情，但是这⾥不要break， 因为处理完请求⾏后，应该⽴即处理头部，⽽不是退出等新数据
switch (_recv_status)
{
case RECV_HTTP_LINE:
RecvHttpLine(buf);
case RECV_HTTP_HEAD:
RecvHttpHead(buf);
case RECV_HTTP_BODY:
RecvHttpBody(buf);
}
return;
}
};
HttpSever搭建:
class HttpServer
{
private:
using Handler = std::function;
// 功能性请求:请求方法 映射 对应方法
// 这里不能使用 unordered_map容器,因为regex没有重载
// operator比较
using Handlers = std::vector>;
Handlers _get_route;
Handlers _post_route;
Handlers _put_route;
Handlers _delete_route;
std::string _base_dir;
TcpServer _server;
private:
// 访问静态资源
bool IsFileHandler(const HttpRequest &req)
{
// 1. 必须设置了静态资源根⽬录
if (_base_dir.empty())
{
return false;
}
// 2. 请求⽅法，必须是GET / HEAD请求⽅法
if (req._method != "GET" && req._method != "HEAD")
{
return false;
}
// 3.请求的资源路径必须是⼀个合法路径
if (Util::ValidPath(req._path) == false)
{
return false;
}
// 4.请求的资源必须存在,且是⼀个普通⽂件
// 但如果访问的某个目录 那么这种情况下默认追加index.html
// image/ --> image/index.html
// 这是相对路径，绝对路径需要带上base目录 ./wwwroot/image/a.png
// 为了避免直接修改请求的资源路径，因此定义⼀个临时对象
std::string req_path = _base_dir + req._path;
if (req._path.back() == '/')
{
// 访问目录
req_path += "index.html";
}
if (Util::IsRegular(req_path) == false)
{
// 不是普通文件
return false;
}
return true;
}
// 静态资源的请求处理 --- 将静态资源⽂件的数据读取出来，放到rsp的_body中, 并设置mime
void FileHandler(const HttpRequest &req, HttpResponse *resp)
{
std::string req_path = _base_dir + req._path;
if (req._path.back() == '/')
{
req_path += "index.html";
}
// 读取文件
bool ret = Util::ReadFile(req_path, &resp->_body);
if (ret == false)
{
return;
}
// 文件类型
std::string mime = Util::ExtMime(req_path);
resp->SetHeader("Content-Type", mime);
}
private:
// 错误处理
void ErrorHandler(const HttpRequest &req, HttpResponse *resp)
{
// 返回错误页面
std::string body;
Util::ReadFile(ERROR_HTML, &body);
resp->SetContent(body);
}
// 将HttpResponse中的要素按照http协议格式进⾏组织、发送
void WriteReponse(const PtrConnection &conn, const HttpRequest &req, HttpResponse &resp)
{
// 1. 先完善头部字段
if (req.Close() == true)
{
resp.SetHeader("Connection", "close");
}
else
{
resp.SetHeader("Connection", "keep-alive");
}
if (resp._body.empty() == false && resp.HasHeader("Content-Length") == false)
{
resp.SetHeader("Content-Length", std::to_string(resp._body.size()));
}
if (resp._redirect_flag == true)
{
resp.SetHeader("Location", resp._redirect_url);
}
// 将resp中的要素，按照http协议格式进⾏组织
std::stringstream resp_line;
resp_line << req._version << " " << std::to_string(resp._status_code) << " "
<< Util::StatuDesc(resp._status_code) << "\r\n";
// 组织头部字段
for (auto &header : resp._headers)
{
resp_line << header.first << ": " << header.second << "\r\n";
}
// 空行
resp_line << "\r\n";
resp_line << resp._body;
// 数据发送
conn->Send(resp_line.str().c_str(), resp_line.str().size());
}
// 功能性请求的分类处理
void Dispatcher(HttpRequest &req, HttpResponse *resp, Handlers &handlers)
{
// 在对应请求⽅法的路由表(handlers)中
// 查找是否含有对应资源请求的处理函数，有则调⽤，没有则发送404
for (auto &handler : handlers)
{
const std::regex reg(handler.first);
const Handler &functor = handler.second;
req._path.pop_back();
bool ret = std::regex_match(req._path, req._matches, reg);
if (ret == false)
{
DBG_LOG("资源路径:%s", req._path.c_str());
continue;
}
return functor(req, resp); // 传⼊请求信息，和空的rsp，执⾏处理函数
}
DBG_LOG("404:%s", req._path.c_str());
resp->_status_code = 404;
}
void Route(HttpRequest &req, HttpResponse *resp)
{
// 对请求进⾏分辨，是⼀个静态资源请求，还是⼀个功能性请求:
// 1.静态资源请求，则进⾏静态资源的处理
// 2.功能性请求，则需要通过⼏个请求路由表来确定是否有处理函数
// 3.既不是静态资源请求，也没有设置对应的功能性请求处理函数，就返回405
if (IsFileHandler(req) == true)
{
FileHandler(req, resp);
}
if (req._method == "GET" || req._method == "HEAD")
{
return Dispatcher(req, resp, _get_route);
}
else if (req._method == "POST")
{
return Dispatcher(req, resp, _post_route);
}
else if (req._method == "PUT")
{
return Dispatcher(req, resp, _put_route);
}
else if (req._method == "DELETE")
{
return Dispatcher(req, resp, _delete_route);
}
resp->_status_code = 405;
}
public:
// 设置上下⽂
void OnConnected(const PtrConnection &conn)
{
conn->SetContext(HttpContext());
DBG_LOG("NEW CONNECTION %p", conn.get());
}
// 缓冲区数据解析+处理
void OnMessage(const PtrConnection &conn, Buffer *buffer)
{
while (buffer->ReadAbleSize() > 0)
{
// 1. 获取上下⽂
HttpContext *context = conn->GetContext()->get();
// 通过上下⽂对缓冲区数据进⾏解析，得到HttpRequest对象
// 1. 如果缓冲区的数据解析出错，就直接回复出错响应
// 2. 如果解析正常，且请求已经获取完毕，才开始去进⾏处理
context->RecvHttpRequest(buffer);
HttpRequest &req = context->Request();
HttpResponse resp(context->get_status_code());
if (context->get_status_code() >= 400)
{
// 进⾏错误响应，并关闭连接
// 填充⼀个错误显⽰⻚⾯数据到rsp中
ErrorHandler(req, &resp);
// 组织响应发送给客⼾端
WriteReponse(conn, req, resp);
context->ReSet();
buffer->MoveReadOffset(buffer->ReadAbleSize()); // 出错了就把缓冲区数据清空
conn->Shutdown(); // 关闭连接
return;
}
if (context->get_recv_status() != RECV_HTTP_OVER)
{
// 当前请求还没有接收完整,则退出，等新数据到来再重新继续处理
return;
}
// 3. 请求路由 + 业务处理
Route(req, &resp);
// 4. 对HttpResponse进⾏组织发送
WriteReponse(conn, req, resp);
// 5. 重置上下⽂
context->ReSet();
// 6. 根据⻓短连接判断是否关闭连接或者继续处理
if (resp.Close() == true)
{
conn->Shutdown(); // 短链接则直接关闭
}
}
return;
}
public:
HttpServer(int port, int timeout = DEFALT_TIMEOUT) : _server(port)
{
_server.EnableInactiveRelease(timeout);
_server.SetConnectedCallback(std::bind(&HttpServer::OnConnected, this, std::placeholders::_1));
_server.SetMessageCallback(std::bind(&HttpServer::OnMessage, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2));
}
bool SetBaseDir(const std::string path = WWWROOT)
{
assert(Util::IsDirectory(path) == true);
_base_dir = path;
return false;
}
// 设置/添加，请求（请求的正则表达）与处理函数的映射关系
void Get(const std::string &pattern, const Handler &handler)
{
_get_route.push_back(std::make_pair(std::regex(pattern), handler));
}
void Post(const std::string &pattern, const Handler &handler)
{
_post_route.push_back(std::make_pair(std::regex(pattern), handler));
}
void Put(const std::string &pattern, const Handler &handler)
{
_put_route.push_back(std::make_pair(std::regex(pattern), handler));
}
void Delete(const std::string &pattern, const Handler &handler)
{
_delete_route.push_back(std::make_pair(std::regex(pattern), handler));
}
void SetThreadCount(int count)
{
_server.SetThreadCount(count);
}
void Listen()
{
DBG_LOG("HttpServer Start...");
_server.Start();
}
};
测试模块:
通信功能测试
(1) 使⽤Postman进⾏基本功能测试
● 设置功能性函数
● 功能性函数作用: 将请求报头封装后回显给请求端
我们将服务器启动，使用Postman模拟浏览器向该服务器发送GET请求方法。 
(2) ⻓连接连续请求测试
● ⻓连接测试1：创建⼀个客⼾端持续给服务器发送数据，直到超过超时时间看看是否正常
不超过timeout时间内，长连接正常进行通信，一旦超过timeout服务器会自动释放该连接。
(3) 超时连接释放
● 超时连接释放测试1: 
连接服务器，告诉服务器要发送100字节正⽂数据给服务器，但是实际上发送数据不⾜100字节，然后看服务器处理情况。
一次不够的请求:
多发请求: 
① 如果数据只发送⼀次，服务器将得不到完整请求，就不会进⾏业务处理，客⼾端也就得不到响应，最终超时关闭。
②连着给服务器发送了多次 ⼩的请求，服务器会将后边的请求当作前边请求的正⽂进⾏处理，⽽后便处理的时候有可能就会因为处理错误⽽关闭连接。
● 超时连接释放测试2:
接收请求的数据，但是业务处理的时间过⻓，超过了设置的超时销毁时间(服务器性能达到瓶颈)，观察服务端的处理。
预期结果：在⼀次业务处理中耗费太⻓时间，导致其他连接被连累超时，导致其他的连接有可能会超时释放。
例如:
假设有12345描述符就绪了，在处理1的时候花费了30s处理完，超时了，导致2345描述符因为⻓时间没有刷新活跃度，则存在两种可能处理结果:
① 如果接下来的2345描述符都是通信连接描述符，恰好本次也都就绪了事件，则并不影响，等1处
理完了，接下来就会进⾏处理并刷新活跃度。
② 如果接下来的2号描述符是定时器事件描述符，定时器触发超时，执⾏定时任务，就会将345描述符给释放掉，这时候⼀旦345描述符对应的连接被释放，接下来在处理345事件的时候就会导致程序崩溃。
因此，在任意的事件处理中，都不应该直接对连接进⾏释放，⽽应该将释放操作压⼊到任务池中，等所有连接事件处理完了，然后执⾏任务池中的任务的时候再去进⾏释放。
连接被销毁了，则后续的操作也就⽆法进⾏了。因此剩下的连接并没有得到正常的响应，⽽是连接被关闭。
(4) 数据中多条请求处理测试
给服务器发送的⼀条数据中包含有多个HTTP请求，观察服务器的处理。
(5) PUT⼤⽂件上传测试
使⽤put请求上传⼀个⼤⽂件进⾏保存，⼤⽂件数据的接收会被分在多次请求中接收，然后计算源⽂件和上传后保存的⽂件的MD5值，判断请求的接收处理是否存在问题。(这⾥主要观察的是上下⽂的处理过程是否正常)。
什么是MD5值？
MD5是一种信息摘要算法，一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值，用于确保信息输出的完整一致。
● 创建大文件
dd if=/dev/zero of=./hello.txt bs=1M count=300
● 上传大文件
性能测试
采⽤webbench进⾏服务器性能测试，Webbench是知名的⽹站压⼒测试⼯具，它是由Lionbridge(点我)公司开发的。webbench测试原理是，创建指定数量的进程，在每个进程中不断创建套接字向服务器发送请求，并通过管道最终将每个进程的结果返回给主进程进⾏数据统计。
webbench的标准测试可以向我们展⽰服务器的两项内容:
"每秒钟相应请求数" 和 “每秒钟传输数据量”。
性能测试的两个重点衡量标准：吞吐量&QPS。
● QPS: 每秒钟处理的包的数量
● 吞吐量: 单位时间内成功地传送数据的数量。
安装webbench
点击网址，可以选择clone或者下载zip。
clone到我们的服务器上，进入该目录，make进行安装。 
我们直接使用"./webbench"会提示该软件的使用手册。
测试环境:
服务器:2核4G带宽1M,服务器程序采⽤1主3从reactor模式。 webbench服务器:Centos7 4核4G 
将程序运⾏起来，根据进程ID，在/proc⽬录下查看程序中的各项限制信息，能够看到当前⽤⼾的进程的最⼤数量为4096，因为后边需要模拟上万并发量，需要创建上万个进程。
修改配置⽂件：/etc/security/limits.conf，在末尾添加内容，nofile是修改可打开⽂件数,nproc是修改进程数。
修改配置⽂件：/etc/security/limits.d/20-nproc.conf。 
重启机器，修改成功:
测试1：5000个客⼾端连接的情况下测试结果
[WGzZs@hecs-75008 http]$./webbench -c 5000 -t 60 http://127.0.0.1:8500/hello
Webbench - Simple Web Benchmark 1.5
Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.
Request:
GET / HTTP/1.0
User-Agent: WebBench 1.5
Host: 127.0.0.1
Runing info: 5000 clients, running 60 sec.
Speed=384577 pages/min, 2589020 bytes/sec.
Requests: 384577 susceed, 0 failed.
本篇到此结束，感谢你的阅读。
祝你好运，向阳而生~
基于bind的作⽤，当我们在设计⼀些线程池，或者任务池的时候，就可以将将任务池中的任务设置为函数类型，函数的参数由添加任务者直接使⽤bind进⾏适配绑定设置，⽽任务池中的任务被处理，只需要取出⼀个个的函数进⾏执⾏即可。
上边例⼦，是⼀个定时器的使⽤⽰例，是每隔3s钟触发⼀次定时器超时，否则就会阻塞在read读取数据这⾥。
