asio::ip::tcp学习

tcp::socket（一个TCP连接）

定位

• boost::asio::ip::tcp::socket 表示一个已建立的 TCP 连接的端点（本地 <-> 对端）。
• 服务端：acceptor 接入后得到一个 socket；每个客户端对应一个 socket。
• 客户端：自己创建 socket，然后 connect 到服务端。

生命周期与所有权

• socket 里面持有 OS 的文件描述符（fd）。析构或 close() 会关闭连接。
• 异步操作（async_read/async_write）不会"延长 socket 所属对象的生命周期"，所以通常把 socket 放在 Session 里，并用 shared_from_this() 保活 Session。

常用信息获取

• socket.local_endpoint()：本地地址端口（服务端常用于确认绑定/连接信息）
• socket.remote_endpoint()：对端地址端口（打印客户端 IP/端口）

这些调用可能失败（比如连接已断），要用带 error_code 的重载避免抛异常：

boost::system::error_code ec;
auto ep = socket.remote_endpoint(ec);

常用读写API

同步

• socket.read_some(buffer)
• socket.write_some(buffer)

异步

• socket.async_read_some(buffer, handler)
  • 读到"当前可读的一部分"就回调（字节流）
• 写通常配合：
  • asio::async_write(socket, buffer, handler)
  • 保证把给定 buffer 写完（内部可能多次 write）

读用 async_read_some 很常见；写尽量用 async_write，省心。

连接相关API

• 客户端连接：
  • socket.async_connect(endpoint, handler)
• 关闭：
  • socket.shutdown(tcp::socket::shutdown_both)（半关闭/全关闭）
  • socket.close()

半关闭（shutdown）的概念

• shutdown_send：我不再发送（向对端发 FIN），但仍可接收
• shutdown_receive：我不再接收（很少用）
• 实战：一般做"优雅断开"会 shutdown_both 然后 close（或直接 close）

socket option

用 socket.set_option(...) 设置：

• tcp::no_delay(true)：关闭 Nagle（降低小包延迟，IM/游戏常开）
• asio::socket_base::keep_alive(true)：开启 TCP keepalive（但具体探测参数由系统设置决定）
• asio::socket_base::reuse_address(true)：通常用于 acceptor，但有时也见于 socket（一般关注 acceptor 即可）

多线程+并发安全

• 同一个 socket 的多个 handler 可能并发执行（多线程 run 时）。
• 对 socket 的访问、以及与之相关的状态（缓冲、队列、closed_）建议统一在 strand 中执行。
• 同一个 socket 上不要并发启动多个 async_write（顺序/缓冲很容易乱）。正确做法是写队列串行发送。

tcp::accepter（监听器：负责接入管理）

定位

• boost::asio::ip::tcp::acceptor 表示一个"监听 socket"：
  • bind 到某个地址端口
  • listen
  • accept 新连接，产出一个 tcp::socket

一句话：acceptor 管"接入"，socket 管"通信"。

典型服务端流程

（Asio 里通常简写成构造 acceptor 时直接绑定 endpoint）

1. tcp::endpoint ep(tcp::v4(), port);
2. acceptor.open(ep.protocol());
3. acceptor.set_option(reuse_address(true));
4. acceptor.bind(ep);
5. acceptor.listen(backlog);
6. acceptor.async_accept(handler); 循环

也可以：

tcp::acceptor acceptor(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), port));

async_accept常见写法

1. 让acceptor创建 socket 并在回调里拿到

acceptor.async_accept([&](ec, tcp::socket socket){ ... });

2. 自己准备一个 socket 传进去

tcp::socket socket(io);
acceptor.async_accept(socket, handler);

必须记住的模式：accept 循环

在 handler 里继续调用 do_accept()，否则只能接一次：

void do_accept(){
  acceptor.async_accept([this](ec, socket){
    if(!ec) start_session(std::move(socket));
    do_accept();
  });
}

backlog

• listen(backlog) 的 backlog 是"内核为你排队等待 accept 的连接队列长度"。
• backlog 太小：高并发短连接时容易出现连接被拒绝/握手失败。
• Asio 默认值通常够用，但做压测/生产建议显式设置：

acceptor.listen(asio::socket_base::max_listen_connections);

地址复用（服务端常见）

• 重启服务端立刻 bind 失败（Address already in use）通常是 TIME_WAIT 相关。
• 常用：

acceptor.set_option(asio::socket_base::reuse_address(true));

注意：reuse_address 行为在不同系统略有差异；但对"快速重启服务"通常有帮助。

关闭 acceptor

• acceptor.close()：停止监听，取消正在等待的 accept（handler 会收到 operation_aborted）
• 优雅退出时：你现在用 io.stop()，会让所有 pending handler 尽快结束；更细粒度可以 close acceptor + close all sessions。

tcp::resolver / endpoint / 连接建立

tcp::endpoint

• 本质是 (IP地址, 端口) 的组合
• 服务端监听用：tcp::endpoint(tcp::v4(), port)（0.0.0.0:port）
• 客户端连接用：通常先 resolver 再得到 endpoint

tcp::resolver（DNS解析）

客户端常用：

tcp::resolver resolver(io);
auto results = resolver.resolve(host, port);
asio::async_connect(socket, results, handler);

• results 可能包含多个地址（IPv4/IPv6、多 A 记录）
• async_connect 会逐个尝试直到成功

常见的坑（socket + acceptor）

1. 忘记 accept 循环：只能接一个连接。
2. 并发写：同一 socket 多次 async_write 并发会乱，必须写队列。
3. 对象生命周期：session 没保活导致回调访问悬空 this。
4. remote_endpoint 抛异常：连接断了再取 endpoint 会失败，用 error_code 版本。
5. 多线程数据竞争：没用 strand 就在回调里读写共享状态。