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作者:CppExplore 網址:http://www.shnenglu.com/CppExplore/
《技術系列綜述(一)》介紹了網絡層部分。網絡層基本都是多路復用函數作為運行的主線程,使用管道或者sockpair與之通訊,這是網絡層線程的固有特點,和業務線程的呈現方式完全不同。經過網絡層以后,數據開始流向業務線程,現在就順著數據流向往上看。
一 業務線程
《技術系列之 線程(一)》有對線程的一個入門描述,里面的消息隊列只是示例,真實可用的可以看《技術系列之 線程(二)》
(1)業務線程的劃分
在業務層面,數據結構仍然是服務器程序的核心。整理出業務需要的數據結構,據此劃分線程,保證每個數據結構都在它所屬的線程中被修改。如果其它線程想修改該結構,則需要向本線程發送消息,由本線程修改。當然這只是理想情況,有時候處于性能的需要或者和網絡層的交互,需要跨線程訪問其它線程的數據,此時則需要加鎖,這也是線程間交互陷入混亂的一個開端,這種情況要限制在一個很小可控的范圍內。
(2)帶消息隊列的線程實現
OA/CRM/WorkFlow的系統的關鍵在于業務的整理、面向對象的設計。而網絡服務器不同,服務器的業務相對清晰,相關性強,它設計的關鍵在于數據模型的整理、線程的劃分。可以說線程是服務器的骨架。這里引入幾乎每個服務器都會有的一個基礎模塊:帶消息隊列的線程類。《技術系列之 線程(二)》實現了一個簡單的線程消息隊列。在該消息隊列基礎之上進一步封裝,實現帶消息隊列的線程類。該類的靜態類圖如下:

ThreadQueue參見《技術系列之 線程(二)》
start方法中參數默認為1,大于1則是線程池的實現,里面以線程的方式啟動run函數,線程號存入vector,供停止時用。putq方法在其它線程中調用,向該線程發送消息,run方法中循環調用getq獲取消息,調用deal_msg處理。實際的業務線程只需要繼承該類即可成為帶消息隊列的線程。
(3)監控線程
基于上面這個基礎模塊,可以進一步開發監控線程,監控線程定時向各個線程發送心跳消息,各普通線程收到心跳信息后向監控線程回復,如果某個線程在一定時間內沒有回復心跳,則可以采取進一步的修復處理。該方案可以作為系統安全的一個備選方案。
以上思想同樣適用于嵌入式平臺,很多嵌入式平臺使用多進程協同處理消息,進程之間使用共享內存或者系統消息隊列通訊,思想大同小異,并且同樣可以設計監控進程。
二 消息映射
(1)消息定義以及處理示例
有了線程消息隊列,也有就有消息傳遞,接下來就是業務線程獲取到消息處理消息。一個業務線程可能要處理多種消息,為區分不同的消息,引入消息類型。如下:

enum MsgType
{
    MSG_TYPE_1=
65,//64一下預留,用于統一的管理控制
    MSG_TYPE_2,
    ..
    MSG_TYPE_MAX
}
;
struct Msg
{
    MsgType type;
    MsgData data;
}
;

業務線程在deal_msg方法中處理消息,很容易想到的處理流程如下:
switch(msg->type)
{
    
case MSG_TYPE_1:
         do_msg_type_1_();
         
break;
    
case MSG_TYPE_2:
         do_msg_type_2_();
         
break;
    ..
    
default:
             do_default_msg_();
             
break;
}


(2)從代碼熵引入查表法
這里引入“代碼熵”的概念,用于描述代碼的混亂程度。每千行代碼中,出現一個“else”,代碼熵加1,出現一個“case”,代碼熵也加1。如果1k行代碼的熵大于7,我們就認為這個代碼已經開始變的混亂了。
因此當消息類型不多的時候,使用case是個不錯的選擇,當處理的消息大于7個并且有擴充趨勢的時候,我們就要想另外的辦法來代替這種switch...case...的寫法。
消除else和case最直接的想法是查表法,使用數組下標標記消息類型,數組保存消息處理方法指針。這里不使用map,查詢需要o(lgn)不如數組來的直接,另外設計期間就已明確知道消息的類型以及對應的處理函數,不需要動態增減,也不需要使用vector,直接簡單的方法就是定義一個static的數組表。
(3)消息映射
直接的數組展現方式不攜帶語義,展現方式不直觀,維護和擴充都讓人頭大。這里可用借助宏包裹數組,提供可讀的展現方式,如下:

BEGIN_MESSAGE_MAP(SessionManager,SessionMsg)
    ON_MESSAGE(MSG_TYPE_1, SessionManager::do_msg_type_1_)
    ON_MESSAGE(MSG_TYPE_2, SessionManager::do_msg_type_2_)
    
END_MESSAGE_MAP()

如果你熟悉MFC,一定很熟悉這種消息映射的定義方式。這種消息映射的定義方式,從可維護、可讀方面比直接的數組更進了一步。宏BEGIN_MESSAGE_MAP、ON_MESSAGE的實現方式不再詳寫,如果讀者實在想象不出來,可以參見《技術系列之 狀態機(一)》中的狀態機映射宏的定義方式。使用的時候在deal_msg中直接根據消息類型找到數組中的消息處理函數進行處理,如果你認為這樣暴露了消息映射背后的數組結構,可以把這個尋找消息處理函數的工作也封裝到基類IMsgThread中。
(4)成員函數委托
上面的消息映射宏展開后實際是一個靜態數組,而方法do_msg_type_1_/do_msg_type_2_也必須是類的靜態成員函數(普通類成員函數指針不能轉化為普通函數指針)。通過類的靜態成員函數訪問類的非靜態屬性或者方法如下:在消息中攜帶該類指針handler,處理方法中取到handler指針轉換類型,通過指針操作。
當代碼中充斥大量通過靜態成員函數訪問對象私有屬性的時候,這無疑是一種丑陋的寫法(事實并沒有這么嚴重)。
這里就該boost::function,boost::bind出場了。如果你喜歡,也可以直接寫模版實現。也可以參見csdn文章成員函數指針與高性能的C++委托》
(5)題外話
1、統一的展現方式。
不僅變量的命名需要統一規范,方法的調用邏輯同樣需要統一,這可以幫助你明確程序中數據的流向以及保證程序持續的擴充、維護。相對于簡單的命名規范,方法調用邏輯的統一更為重要。
以線程類舉例說2點(1)其它線程類不能直接調用其它線程的putq方法向對應線程發送消息。正確的做法是調用對應線程類的方法,由該方法負責向本線程發送消息。
(2)發送消息的方法/處理消息的方法職責要明確、命名要統一。
發送消息的方法負責把方法參數轉化為消息內容,調用putq發送消息,該方法不得操作本類的任何私有屬性。
處理消息的方法負責對消息做出處理、響應。
命名方面,比如發送消息的方法可以以ON_開頭,處理消息的方法可以以DO_開頭。
這些規范不應該只是規范,而應該是發自內心的需要。當然沒有什么規范是必須的,你仍然可以使用你喜歡的或者認為可行的方式,如果你的方法在程序1w行、10w行、50w行的時候,仍能清晰表現程序的數據流向,仍有很好的可維護性、可擴充性。
2、開發領域的烙印。
不多說了。一句話:重要的是思想,不是平臺和語言。

posted on 2008-11-07 15:33 cppexplore 閱讀(4931) 評論(9)  編輯 收藏 引用

評論

# re: 【原創】技術系列綜述(二) 2008-11-10 09:10 true
好文,挺起來  回復  更多評論
  

# re: 【原創】技術系列綜述(二) 2008-11-10 09:21 true
提出一個疑問:業務線程肯定是多線程的實現,threadA,threadB,threadC,如果同一個client連續發送了2個待處理的包,是否保證對該client的處理由同一個線程實現?否則是否會出現threadA,threadB同時向client的socket寫數據,導致亂序
  回復  更多評論
  

# re: 【原創】技術系列綜述(二) [未登錄] 2008-11-10 09:36 cppexplore
@true
業務線程也不見得是多線程實現,尤其是是處理有上下文關聯關系(比如,rtsp協議,發了setup,才能發play,發送teardown之后才結束,不同階段狀態是不同的,http是無狀態的協議就另說了)邏輯的業務線程 ,一般都是單線程。把握住系統瓶頸的所在,在關鍵業務瓶頸處加多線程。另外,如果真想實現你說的情況,可以綁定connection和上層業務線程,我覺得這不會有性能的提升,當然也要看你的業務應用場景。  回復  更多評論
  

# re: 【原創】技術系列綜述(二) 2008-11-25 13:47 卡通服裝
好文章,支持樓主多寫些  回復  更多評論
  

# re: 【原創】技術系列綜述(二) 2009-04-14 17:01 包裝機
恩,好  回復  更多評論
  

# re: 【原創】服務器技術系列綜述(二) 2009-07-27 13:05 套袋收縮機
不錯,給你頂一個,  回復  更多評論
  

# re: 【原創】服務器技術系列綜述(二) 2009-09-28 18:09 neou
不錯,跟我的思路比較類似。 我的代碼。

BEGIN_REQUEST_MAP(chunk_master_handler)
REQUEST_HANDLER(PChunkSnap, onChunkSnap)
REQUEST_HANDLER(PRegSlave, onRegSlave)
REQUEST_HANDLER(PMasterSnap, onMasterSnap)
END_REQUEST_MAP()


另外,服務器最重要的是要實現一個好用的buffer, 高效,內存分配快。   回復  更多評論
  

# re: 【原創】服務器技術系列綜述(二) 2010-05-30 21:54 UustCodeIT
對于某些消息,業務線程處理完了還要向client返回結果,怎么把結果返回到網絡層在發送給client?是不是在把消息從網絡層向業務線程轉移的時候還要提供消息所有者等信息。  回復  更多評論
  

# re: 【原創】服務器技術系列綜述(二) [未登錄] 2010-06-04 12:06 cppexplore
@UustCodeIT
session對象和 網絡層的connection對象有一定對應關系的  回復  更多評論
  

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