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<转>Boost库之asio io_service以及run、run_one、poll、poll_one区别

简介: 本文转自:http://blog.csdn.net/byxdaz/article/details/71088812   一、io_service的作用 io_servie 实现了一个任务队列,这里的任务就是void(void)的函数。
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本文转自:http://blog.csdn.net/byxdaz/article/details/71088812

 

一、io_service的作用

io_servie 实现了一个任务队列,这里的任务就是void(void)的函数。Io_servie最常用的两个接口是post和run,post向任务队列中投递任务,run是执行队列中的任务,直到全部执行完毕,并且run可以被N个线程调用。Io_service是完全线程安全的队列。

 

二、Io_servie的接口

提供的接口有run、run_one、poll、poll_one、stop、reset、dispatch、post,最常用的是run、post、stop

三、Io_servie 实现代码的基本类结构:

Io_servie是接口类,为实现跨平台,采用了策略模式,所有接口均有impl_type实现。根据平台不同impl_type分为

  win_iocp_io_service Win版本的实现,这里主要分析Linux版本。

  task_io_service 非win平台下的实现,其代码结构为:

  detail/task_io_service_fwd.hpp 简单声明task_io_service名称

  detail/task_io_service.hpp 声明task_io_service的方法和属性

  detail/impl/task_io_service.ipp 具体实现文件

  队列中的任务类型为opertioan,原型其实是typedef task_io_service_operation operation,其实现文件在detail/task_io_service_operation.hpp中,当队列中的任务被执行时,就是task_io_service_operation:: complete被调用的时候。

四、Dispatch和post的区别

Post一定是PostQueuedCompletionStatus并且在GetQueuedCompletionStatus 之后执行。

Dispatch会首先检查当前thread是不是io_service.run/runonce/poll/poll_once线程,如果是,则直接运行。

五、Io_servie::run方法的实现

         Run方法执行队列中的所有任务,直到任务执行完毕。

  run方法首先构造一个idle_thread_info,和first_idle_thread_类型相同,即通过first_idle_thread_将所有线程串联起来,它这个串联不是立即串联的,当该线程无任务可做是加入到first_idle_thread_的首部,有任务执行时,从first_idle_thread_中断开。这很正常,因为first_idle_thread_维护的是当前空闲线程。

  加锁,循环执行do_one方法,直到do_one返回false

  do_one每次执行一个任务。首先检查队列是否为空,若空将此线程追加到first_idle_thread_的首部,然后阻塞在条件变量上,直到被唤醒。

  当被唤醒或是首次执行,若stopped_为true(即此时stop方法被调用了),返回0

  队列非空,pop出一个任务,检查队列无任务那么简单的解锁,若仍有,调用wake_one_thread_and_unlock尝试唤醒其他空闲线程执行。然后执行该任务,返回1.

  实际上在执行队列任务时有一个特别的判断if (o ==&task_operation_),那么将会执行task_->run,task_变量类型为reactor,在linux平台实现为epoll_reactor,实现代码文件为detail/impl/epoll_reactor.ipp,run方法实际上执行的是epoll_wait,run阻塞在epoll_wait上等待事件到来,并且处理完事件后将需要回调的函数push到io_servie的任务队列中,虽然epoll_wait是阻塞的,但是它提供了interrupt函数,该interrupt是如何实现的呢,它向epoll_wait添加一个文件描述符,该文件描述符中有8个字节可读,这个文件描述符是专用于中断epoll_wait的,他被封装到select_interrupter中,select_interrupter实际上实现是eventfd_select_interrupter,在构造的时候通过pipe系统调用创建两个文件描述符,然后预先通过write_fd写8个字节,这8个字节一直保留。在添加到epoll_wait中采用EPOLLET水平触发,这样,只要select_interrupter的读文件描述符添加到epoll_wait中,立即中断epoll_wait。

  Run方法的原则是:

  有任务立即执行任务,尽量使所有的线程一起执行任务

  若没有任务,阻塞在epoll_wait上等待io事件

  若有新任务到来,并且没有空闲线程,那么先中断epoll_wait,先执行任务

  若队列中有任务,并且也需要epoll_wait监听事件,那么非阻塞调用epoll_wait(timeout字段设置为0),待任务执行完毕在阻塞在epoll_wait上。

  几乎对线程的使用上达到了极致。

  从这个函数中可以知道,在使用ASIO时,io_servie应该尽量多,这样可以使其epoll_wait占用的时间片最多,这样可以最大限度的响应IO事件,降低响应时延。但是每个io_servie::run占用一个线程,所以io_servie最佳应该和CPU的核数相同。

六、Io_servie::stop的实现

  加锁,调用stop_all_threads

  设置stopped_变量为true,遍历所有的空闲线程,依次唤醒

  task_interrupted_设置为true,调用task_的interrupt方法。

七、reset和stop

文档中reset的解释是重置io_service以便下一次调用。

 run,run_one,poll,poll_one是被stop掉导致退出,或者由于完成了所有任务(正常退出)导致退出时,在调用下一次 run,run_one,poll,poll_one之前,必须调用此函数。reset不能在run,run_one,poll,poll_one正在运行时调用。如果是消息处理handler(用户代码)抛出异常,则可以在处理之后直接继续调用 io.run,run_one,poll,poll_one。

八、run,run_one,poll,poll_one的区别

run其实就是一直循环执行do_one,并且是以阻塞方式进行的(参数为true),而run_one同样是以阻塞方式进行的,但只执行一次do_one;poll和run几乎完全相同,只是它是以非阻塞方式执行do_one(参数为false),poll_one是以非阻塞方式执行一次do_one。

run,run_one,及poll,poll_one的实现代码,如下:

 

// Run the event loop until stopped or no more work.
size_t run(boost::system::error_code& ec)
{
  if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
  {
    stop();
    ec = boost::system::error_code();
    return 0;
  }

  call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);

  size_t n = 0;
  while (do_one(true, ec))
    if (n != (std::numeric_limits<size_t>::max)())
      ++n;
  return n;
}

// Run until stopped or one operation is performed.
size_t run_one(boost::system::error_code& ec)
{
  if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
  {
    stop();
    ec = boost::system::error_code();
    return 0;
  }

  call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);

  return do_one(true, ec);
}

// Poll for operations without blocking.
size_t poll(boost::system::error_code& ec)
{
  if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
  {
    stop();
    ec = boost::system::error_code();
    return 0;
  }

  call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);

  size_t n = 0;
  while (do_one(false, ec))
    if (n != (std::numeric_limits<size_t>::max)())
      ++n;
  return n;
}

// Poll for one operation without blocking.
size_t poll_one(boost::system::error_code& ec)
{
  if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
  {
    stop();
    ec = boost::system::error_code();
    return 0;
  }

  call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);

  return do_one(false, ec);
}
do_one的函数原型
size_t do_one(bool block, boost::system::error_code& ec)
{
…
BOOL ok = ::GetQueuedCompletionStatus(iocp_.handle, &bytes_transferred, &completion_key, &overlapped, block ? timeout : 0);
…
}

 

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