C++-集群聊天室(2):muduo网络库

用 muduo 写一个 TCP 服务器

基于 epoll + 线程池

接收客户端连接

客户端发什么，服务器原样返回（Echo）

打印连接、断开、收发数据日志

muduo 的核心思想：

网络 I/O 与业务逻辑彻底解耦

muduo 的核心模型

muduo = Reactor + One Loop Per Thread

整体结构分析

main()
└── EventLoop loop // 主 Reactor（epoll）
└── ChatServer server
└── TcpServer _server
├── ConnectionCallback
├── MessageCallback
└── 线程池 (setThreadNum)

典型 muduo Reactor 模型：

主线程(EventLoop)

|--- 接收新连接

|--- 分发连接到子线程(EventLoop)

|--- 处理读写事件

整体代码：

cpp 复制代码

/*
muduo网络库给用户提供两个主要的类
TcpServer:用户编写服务器程序的

TcpClient:用户编写客户端程序的

epoll + 线程池

 好处：能够把网络I/O的代码和业务代码区分开来
                        用户的连接与断开    用户的可读写事件


*/
#include<muduo/net/TcpServer.h>
#include<muduo/net/EventLoop.h>
#include<iostream>

#include<functional>

using namespace std;
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;
using namespace placeholders;
/*基于muduo网络库开发服务器程序
1.组合TcpSever对象
2.创建EventLoop事件循环对象的指针
3.明确TcpServer构造函数需要什么参数，输出ChatServer的构造函数
*/
class ChatServer
{

public:
    ChatServer(EventLoop * loop,const InetAddress &listenAddr,const string &nameArg):_server(loop,listenAddr,nameArg),_loop(loop)
    {
        _server.setConnectionCallback(bind(&ChatServer::onConnection,this,_1));
        _server.setMessageCallback(bind(&ChatServer::onMessage,this,_1,_2,_3));

    //设置EventLoop的线程个数
    _server.setThreadNum(10);
    }
    //启动ChatServer服务
    void start()
    {
        _server.start();
    }
private:
    //TcpServer绑定的回调函数，当有新连接或连接中断时调用
    void onConnection(const TcpConnectionPtr &conn)
    {
        if(conn->connected())
        {
            cout<<conn->peerAddress().toIpPort()<<  " -> " << conn->localAddress().toIpPort()<<"state:online"<<endl;
        }

        else{
            
        cout<<conn->peerAddress().toIpPort()<<  " -> " << conn->localAddress().toIpPort()<<"state:offline"<<endl;
        
        conn->shutdown();//close(fd)
        _loop->quit();
        }
    }
    //TcpServer绑定的回调函数，当有新数据时调用

   
   
    void onMessage(const TcpConnectionPtr& conn, Buffer* buffer, Timestamp time)
    {
        string buf=buffer->retrieveAllAsString();
        cout<<"recv data:"<<buf<<"time:"<<time.toString()<<endl;
        conn->send(buf);
    }
    TcpServer _server;
    EventLoop* _loop;
};



int main()
{
    EventLoop loop;//epoll
    InetAddress addr("127.0.0.1",6000);
    ChatServer server(&loop,addr,"ChatServer");
    server.start();//listen epoll_ctl=>epoll
    loop.loop();//epoll_wait以阻塞方式等待新用户连接，已连接用户的读写事件等
    return 0;

}

头文件 & 命名空间

cpp 复制代码

#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <functional>
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;
using namespace placeholders;

EventLoop（Reactor 的本体）

EventLoop loop;

EventLoop 是什么？

EventLoop = epoll + 事件分发器

loop.loop() 在干什么？

cpp 复制代码

void EventLoop::loop() {
    while (!quit_) {
        activeChannels_ = poller_->poll(); // epoll_wait
        for (Channel* ch : activeChannels_) {
            ch->handleEvent();
        }
    }
}

为什么 EventLoop 不能拷贝？

内部持有 fd

绑定线程 ID

一个 loop 只能在一个线程里跑

TcpServer

TcpServer 本质是什么？

TcpServer = Acceptor + 线程池 + 连接管理器

cpp 复制代码

class TcpServer {
    EventLoop* loop_;               // 主 loop
    Acceptor acceptor_;             // 监听 socket
    EventLoopThreadPool threadPool_;
    map<string, TcpConnectionPtr> connections_;
};

TcpServer 的职责

功能	谁干
accept 新连接	Acceptor
分配 IO 线程	ThreadPool
管理连接	connections_
注册回调	setXXXCallback

InetAddress（地址封装）

cpp 复制代码

InetAddress addr("127.0.0.1", 6000);

等价于：

cpp 复制代码

sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(6000);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

ChatServer 构造函数

cpp 复制代码

ChatServer(EventLoop* loop,
           const InetAddress& listenAddr,
           const string& nameArg)
    : _server(loop, listenAddr, nameArg),
      _loop(loop)

创建 TcpServer
内部创建监听 socket
但还没 listen

回调机制

cpp 复制代码

_server.setConnectionCallback(
    bind(&ChatServer::onConnection, this, _1)
);

muduo 什么时候调用它？

✔ accept 成功

✔ TCP 连接建立

✔ TCP 连接断开

TcpConnectionPtr

cpp 复制代码

const TcpConnectionPtr& conn

等价于

cpp 复制代码

shared_ptr<TcpConnection>

为什么一定要 shared_ptr？

连接可能：

正在读

正在写

正在关闭

防止提前析构

保证回调执行期间对象存在

这是 muduo 稳定性的核心设计

setMessageCallback

cpp 复制代码

_server.setMessageCallback(
    bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3)
);

什么时候触发？

socket fd EPOLLIN

onMessage 参数拆解

cpp 复制代码

const TcpConnectionPtr& conn
Buffer* buffer
Timestamp time

Buffer 是什么？

muduo 的 用户态缓冲区

socket → kernel buffer → Buffer → 用户

Timestamp

cpp 复制代码

time.toString()

= 消息到达服务器的时间

= muduo 在 epoll 返回时打的时间戳

send()

cpp 复制代码

conn->send(buf);

send 是怎么做到非阻塞的？

尝试 write

写不完 → 放入 output buffer

可写时继续写

main 函数执行全过程

main
EventLoop loop
ChatServer server
server.start()
├ socket()
├ bind()
├ listen()
├ 创建线程池
loop.loop()
└ epoll_wait (阻塞)