muduo库的Connector以及TcpClient的使用

一：Connector

    Connector可以说是muduo库的连接器，负责客户端向服务器发起连接。实际上说白了就是封装了socket的connect操作。

    

Connector类的成员如下：

class Connector : boost::noncopyable,
                  public boost::enable_shared_from_this
{
 public:
  typedef boost::function NewConnectionCallback;

  Connector(EventLoop* loop, const InetAddress& serverAddr);
  ~Connector();

  void setNewConnectionCallback(const NewConnectionCallback& cb)
  { newConnectionCallback_ = cb; }

  void start();  // can be called in any thread
  void restart();  // must be called in loop thread
  void stop();  // can be called in any thread

  const InetAddress& serverAddress() const { return serverAddr_; }

 private:
  enum States { kDisconnected, kConnecting, kConnected };
  static const int kMaxRetryDelayMs = 30*1000;  //默认最大重连时间30000ms
  static const int kInitRetryDelayMs = 500;    //默认重连延迟时间500ms

  void setState(States s) { state_ = s; }
  void startInLoop();
  void stopInLoop();
  void connect();
  void connecting(int sockfd);
  void handleWrite();
  void handleError();
  void retry(int sockfd);
  int removeAndResetChannel();
  void resetChannel();

  EventLoop* loop_;               //所属的EventLoop
  InetAddress serverAddr_;    //服务器端的地址
  bool connect_; // atomic          
  States state_;  // FIXME: use atomic variable
  boost::scoped_ptr channel_;    //Connector所对应的Channel
  NewConnectionCallback newConnectionCallback_;   //连接成功回调函数
  int retryDelayMs_;    //重连延迟时间(单位ms)
};

构造函数是这样的：

Connector::Connector(EventLoop* loop, const InetAddress& serverAddr)
  : loop_(loop),
    serverAddr_(serverAddr),
    connect_(false),
    state_(kDisconnected),
    retryDelayMs_(kInitRetryDelayMs)   //初始化延时
{
  LOG_DEBUG << "ctor[" << this << "]";
}

构造函数初始化了I/O线程，服务器地址，并设置为未连接状态以及初始化了重连延时时间。注意，这里的重连是指发起连接失败重连。

Connector启动流程是这样的：

//发起连接
void Connector::start()
{
  connect_ = true;
  loop_->runInLoop(boost::bind(&Connector::startInLoop, this)); // FIXME: unsafe
}

实际上调用了：

void Connector::startInLoop()
{
  loop_->assertInLoopThread();
  assert(state_ == kDisconnected);
  if (connect_)   //调用前必须connect_为true，start()函数中会这么做
  {
    connect();  //连接具体实现
  }
  else
  {
    LOG_DEBUG << "do not connect";
  }
}

如果connect_为true，才真正开始连接，调用connect()：

//连接实现
void Connector::connect()
{
  //设置非阻塞，否则退出
  int sockfd = sockets::createNonblockingOrDie(serverAddr_.family());
  int ret = sockets::connect(sockfd, serverAddr_.getSockAddr());
  int savedErrno = (ret == 0) ? 0 : errno;
  switch (savedErrno)  //检查错误码
  {
    case 0:
    case EINPROGRESS:  //非阻塞套接字，未连接成功返回码是EINPROGRESS表示正在连接
    case EINTR:
    case EISCONN:   //连接成功
      connecting(sockfd);
      break;

    case EAGAIN:
    case EADDRINUSE:
    case EADDRNOTAVAIL:
    case ECONNREFUSED:
    case ENETUNREACH:
      retry(sockfd);   //重连
      break;

    case EACCES:
    case EPERM:
    case EAFNOSUPPORT:
    case EALREADY:
    case EBADF:
    case EFAULT:
    case ENOTSOCK:
      LOG_SYSERR << "connect error in Connector::startInLoop " << savedErrno;
      sockets::close(sockfd);   //这几种情况不能重连，
      break;

    default:
      LOG_SYSERR << "Unexpected error in Connector::startInLoop " << savedErrno;
      sockets::close(sockfd);
      break;
  }
}

这个函数虽然很长，但实际上就是设置套接字为非阻塞，然后底层调用socket的conenct()函数，进而判断errno采取相应的操作。

操作主要有三种情况，下面分三点讨论：

1.errno为EINPROGRESS、EINTR、EISCONN

    说明连接成功，调用connecting()函数，对成功的连接进行处理：

//如果连接成功
void Connector::connecting(int sockfd)
{
  setState(kConnecting);
  assert(!channel_);
  //Channel与sockfd关联
  channel_.reset(new Channel(loop_, sockfd));
  //设置可写回调函数，这时候如果socket没有错误，sockfd就处于可写状态
  channel_->setWriteCallback(
      boost::bind(&Connector::handleWrite, this)); // FIXME: unsafe
      //设置错误回调函数
  channel_->setErrorCallback(
      boost::bind(&Connector::handleError, this)); // FIXME: unsafe

  // channel_->tie(shared_from_this()); is not working,
  // as channel_ is not managed by shared_ptr
  //关注可写事件
  channel_->enableWriting();
}

总的来说，连接成功就是更改连接状态+设置各种回调函数+加入poller关注可写事件。

2.errno为 EAGAIN等错误码

    说明连接暂时失败，但是仍可能成功，需要重连。调用retry()函数：

//重连函数，采用back-off策略重连，也就是退避策略
//也就是重连时间逐渐延长，0.5s,1s,2s,...一直到30s
void Connector::retry(int sockfd)
{
  sockets::close(sockfd);   //先关闭连接
  setState(kDisconnected);  
  if (connect_)
  {
    LOG_INFO << "Connector::retry - Retry connecting to " << serverAddr_.toIpPort()
             << " in " << retryDelayMs_ << " milliseconds. ";
    //隔一段时间后重连，重新启用startInLoop
    loop_->runAfter(retryDelayMs_/1000.0,
                    boost::bind(&Connector::startInLoop, shared_from_this()));
    //间隔时间2倍增长
    retryDelayMs_ = std::min(retryDelayMs_ * 2, kMaxRetryDelayMs);
  }
  else   //超出最大重连时间后，输出连接失败
  {
    LOG_DEBUG << "do not connect";
  }
}

3.彻底失败，返回errno为EACCES等错误码

    这种情况只能关掉sockfd，因为再怎么试也成功不了的。

 sockets::close(sockfd);

断开连接函数就不剖析了，相对比较简单，接下来看TcpClient类。

二：TcpClient

Tcpclient主要有下列成员：

 EventLoop* loop_;
  ConnectorPtr connector_; // avoid revealing Connector
  const string name_;
  ConnectionCallback connectionCallback_;
  MessageCallback messageCallback_;
  WriteCompleteCallback writeCompleteCallback_;
  bool retry_;   // atomic   //是否重连，是指建立的连接成功后又断开是否重连。而Connector的重连是一直不成功是否重试的意思
  bool connect_; // atomic
  // always in loop thread
  int nextConnId_;  //name_+nextConnid_用于标识一个连接
  mutable MutexLock mutex_;
  TcpConnectionPtr connection_; // @GuardedBy mutex_ //Connector连接成功后，得到一个TcpConnection

需要注意的是，这里的重连是连接成功后又断开的重连，而不是Connector类的连不上一直尝试的重连。

构造函数：

TcpClient::TcpClient(EventLoop* loop,
                     const InetAddress& serverAddr,
                     const string& nameArg)
  : loop_(CHECK_NOTNULL(loop)),
    connector_(new Connector(loop, serverAddr)),
    name_(nameArg),
    connectionCallback_(defaultConnectionCallback),
    messageCallback_(defaultMessageCallback),
    retry_(false),
    connect_(true),
    nextConnId_(1)
{
  //一旦连接建立连接，回调newConnection
  connector_->setNewConnectionCallback(
      boost::bind(&TcpClient::newConnection, this, _1));
}

构造函数创建了一个Connector，毕竟是TcpClient嘛，需要一个东西来发起连接。并且注册连接成功的回调函数。

它的使用方法，先connect：

void TcpClient::connect()
{
  connect_ = true;
  connector_->start();
}

底层就是调用我们上文中分析的Connector的一系列连接机制，向服务端发起连接。

连接成功后，就会调用自己的成员函数newConnection()函数：

void TcpClient::newConnection(int sockfd)
{
  loop_->assertInLoopThread();
  InetAddress peerAddr(sockets::getPeerAddr(sockfd));
  char buf[32];
  snprintf(buf, sizeof buf, ":%s#%d", peerAddr.toIpPort().c_str(), nextConnId_);
  ++nextConnId_;
  string connName = name_ + buf;

  InetAddress localAddr(sockets::getLocalAddr(sockfd));
  // FIXME poll with zero timeout to double confirm the new connection
  // FIXME use make_shared if necessary
  //创建一个TcpConnection对象，智能指针。
  //根据Connector中的handleWrite()函数，连接建立后会把sockfd从poller中移除，以后不会再关注可写事件了
  //否则会出现busy loop，因为已连接套接字一直处于可写状态
  TcpConnectionPtr conn(new TcpConnection(loop_,
                                          connName,
                                          sockfd,
                                          localAddr,
                                          peerAddr));
  
  conn->setConnectionCallback(connectionCallback_);
  conn->setMessageCallback(messageCallback_);
  conn->setWriteCompleteCallback(writeCompleteCallback_);
  conn->setCloseCallback(
      boost::bind(&TcpClient::removeConnection, this, _1)); // FIXME: unsafe
  {
    MutexLockGuard lock(mutex_);
    connection_ = conn;   //保存TcpConnection
  }
  conn->connectEstablished();  //这里会关注可读事件，并且回调connectionCallback_，
}

该函数创建一个堆上局部TcpConnection对象，并用TcpClient的智能指针connection_保存起来，这样本函数中conn即便析构掉，connection_依然维护该连接。

然后设置各种回调函数。由于为了避免busy loop，在Connector中一旦连接成功，我们取消关注sockfd的可写事件。并且本函数使用conn->connectEstablished()内部会关注可读事件：

void TcpConnection::connectEstablished()
{
  loop_->assertInLoopThread();   //断言处于loop线程
  assert(state_ == kConnecting);   //断言处于未连接状态
  setState(kConnected);   //将状态设置为已连接

  channel_->tie(shared_from_this());   //将自身这个TcpConnection对象提升，由于是智能指针，所以不能直接用this
  //shared_from_this()之后引用计数+1，为3，但是shared_from_this()是临时对象，析构后又会减一，
  //而tie是weak_ptr并不会改变引用计数，所以该函数执行完之后引用计数不会更改
  
  channel_->enableReading();   //一旦连接成功就关注它的可读事件，加入到Poller中关注

  connectionCallback_(shared_from_this());
}

下面是连接断开的函数：

//连接断开
void TcpClient::removeConnection(const TcpConnectionPtr& conn)
{
  loop_->assertInLoopThread();
  assert(loop_ == conn->getLoop());

  {
    MutexLockGuard lock(mutex_);
    assert(connection_ == conn);
    connection_.reset();   //重置
  }

  //I/O线程中销毁
  loop_->queueInLoop(boost::bind(&TcpConnection::connectDestroyed, conn));
  if (retry_ && connect_)  //是否发起重连
  {
    LOG_INFO << "TcpClient::connect[" << name_ << "] - Reconnecting to "
             << connector_->serverAddress().toIpPort();
    //这里的重连是连接成功后断开的重连，所以实际上是重启
    connector_->restart();
  }
}

基本就这些了。