Boost::Asio库详解

io_service

所有的异步操作：异步网络读写，异步时钟，都在io_service.run()时进行轮询。有趣的是，io_service在线程利用方面下了很大的功夫，你可以在主线程建立它的实例，但是在多个线程里面run，io_service很擅长于将需要执行的回调函数分配到空闲线程当中。

io_service为了跨平台，不得不在Linux下也实现Proactor模型。再说一遍，Asio的实现是Proactor模型。在Linux普遍是Reactor的情况下模拟出Proactor，作者也是很辛苦啊。run里面同时需要调度来自用户post的Handler和来自操作系统的IO请求（或者说是 Servicespost的Handler）。

这里有一个Service的概念。Service是从一类IO操作中抽象出来的一些共同的地方。在你调用socket.async_read之类的操作之后，事实上它将真正跟操作系统打交道的操作托管给了basic_stream_socket_service。

io_service的调度有多种实现，在 epoll 实现里，作者很机智地把 "有空闲进程" 事件转化为一个水平触发（Level Trigger），这样就可以在等待中醒来，进行调度了。

buffer

库中提供了mutable_buffer和const_buffer两种 单个缓冲 ，以及mutable_buffers_1和const_buffers_1两种 缓冲序列 ，asio提供了一些操作：

• buffer_cast<char*>(mb)： 单个缓冲 转成指针

• buffer_size(buf)：取得缓冲区大小

• buffer_copy(bufs, bufd)：缓冲区（包括单个和序列）之间复制 尽可能多的元素 ，它是安全的，不会出现溢出的情况

//`buffer` can wrap nearly everything  vector<char> underlying_buffer(50);  auto buf1 = buffer(underlying_buffer);    char underlying_string[] = "Hello";  auto buf2 = buffer(underlying_string);    buffer_copy(buf2, buf1); // returns 6    std::string s(buffer_begin(buf1), buffer_end(buf1));

streambuf

streambuf是Asio能灵活地异步调控数据的关键。它能自动增长和回收consumed space。在使用的时候有这些要点：

• streambuf分为input sequence和output sequence两部分，这都是继承自std::streambuf的理念。

• 用data()来获取输入序列（常缓冲），prepare(n)来获取输出序列（变缓冲）。

• 用commit(n)来将从输出序列提交到输入缓冲，用consume(n)来将输入缓冲中的数据丢弃，代表已经处理完毕。

• read数据的过程：先prepare好固定大小的缓冲区，然后buffer_copy进去一些数据，拷贝了多少数据就commit多少数据。然后再从prepare开始，拷贝到手头上的数据没有了为止。

• streambuf不可拷贝，所以乖乖传引用或者指针吧。

这里有一些文档没有说明但是需要了解的细节：

• 自动增长的功能是通过reserve(n)函数管理的，这个函数在overflow和prepare处会调用，用于保证输出缓冲区里有至少n字节的空间。

• 缓冲区的大小是没有限制的，max_size一般是size_t能表示的最大数字，相当于内存的极限。

• std::istream(sb).ignore(n)，sb.gbump(n)，sb.consume(n)有相同的效果，但是ignore和consume有防下溢机制。

async_read_xxxx

值得注意的是async_read_until(socket, streambuf, condition, handler)函数，给我们处理数据分段带来了极大的方便。它内建了4种条件决定read到什么时候停止 ：

• 出现了某个字符

• 出现了某条字串

• 符合了某条 Regular Expression

• 符合了某条谓词的条件

using boost::system::error_code;  // this piece of code shows how to read Chunked Tranfer-Encoding  streambuf sbuf;  std::string content;  void chunked_handler(const error_code& ec, std::size_t sz)  {   std::istream is(sbuf);   std::size_t chunk_size;   is >> std::hex >> chunk_size;   std::assert(is.get() == '\r' && is.get() == '\n');   async_read(socket, sbuf,    [chunk_size] (const error_code& ec, std::size_t) {     return chunk_size + 2 - sbuf.size();},     [chunk_size] (const error_code& ec, std::size_t) {     std::istream is(sbuf);     boost::scoped_array<char> cbuf(new char[chunk_size]);     is.read(cbuf, chunk_size);     content += std::string(cbuf, chunk_size);     std::assert(is.get() == '\r' && is.get() == '\n');     async_read_until(socket, sbuf,      std::string("\r\n"), chunked_handler); });  }  async_read_until(socket, sbuf,   std::string("\r\n"), chunked_handler);

Networking

基本上都是ip::tcp里的东西了。acceptor相当于Java里的ServerSocket，没有任何数据传输的功能，只有作为服务器监听端口接收连接的功能。socket就是一般意义上的socket了，没有什么特别的。iostream是一个很聪明的设计，你可以用operator >>和operator <<来进行数据传输了，不过是同步阻塞的。这是使用上的一些要点：

• socket::read_some是非阻塞的，socket::async_read_some会立即回调。read some的意义是，有多少读多少，没有就不读直接返回。write_some同理，如果网络不畅导致内核缓冲区满的话，返回0都是有可能的。

• async_***的话很多时候要灵活运用std::bind了。

• query中的服务参数service可以是端口或者服务名，定义在/etc/services中。

• socket::connect仅对一个endpoint进行连接，connect可对迭代器所指示的一系列endpoint进行连接，直到有其中一个成功连接为止。

using boost::system::error_code;  // server: accept  tcp::ip::socket sock(service);  tcp::ip::acceptor acc(service);  tcp::ip::endpoint ep(tcp::ip::v4(), 8080);  acc.async_accpet(sock, eq, [sock] (const error_code&) {   // new connection handling  });  //client: resolve + connect  tcp::ip::resolver resolver(service);  tcp::ip::resolver::query qurey("www.example.com", "http" /*"80"*/);  resolver.async_resolve(query, [] (    const error_code& ec,    tcp::ip::resolver::iterator i) {   tcp::ip::socket sock(service);   tcp::ip::async_connect(i, [sock] (     const error_code& ec,     tcp::ip::resolver::iterator i) {    // new connection handling   });  });