8.添加Buffer类，缓冲区很有必要_为什么hp接口需要buffer做缓冲

这节需要我们明白为什么non_blocking网络编程中应用层的buffer是必要的。这节的很多内容都是陈硕《Linux多线程服务器编程》书中的内容原话。

为什么non_blocking网络编程中应用层的buffer是必要的

在使用epoll中，我们一般是搭配非阻塞IO一起使用，而非阻塞IO的核心思想是避免阻塞在read()或write()或其他IO系统调用上，这样可以最大限度的复用thread-of-control。IO线程只能阻塞在IO multiplexing函数上，如select/poll/epoll_wait。这样一来，应用层的缓冲是必要的，每个 TCP sockt都需要有stateful的input buffer和output buffer。

与客户端的通信中（Connetcin）需要有output buffer。

假设程序想要发送100KB的数据，但是在调用write中，操作系统只接受了80KB（受TCP advertised window控制），那这时调用者肯定不想原地等待。如果有buffer，调用者只管将数据放入buffer，其它由网络库处理即可。对于应用程序而言，它不应该关心数据到底是一次性发送还是分成几次发送的，这些都由网络库来操心。

与客户端的通信中（Connetcin）需要有input buffer 

TCP是一个无边界的字节流协议，接收方必须要处理“收到的数据尚不构成一条完整的消息”和“一次收到两条消息的数据”等情况。如果有buffer，网络库收到数据之后，先放到input buffer，等构成一条完整的消息再通知程序进行业务逻辑的操作。

Buffer类

数据结构图

• prependable :可以表示数据包的字节数
• readerIndex:应用程序从readerIndex指向的位置开始读缓冲区，[readerIndex, writerIndex]表示待读取的数据，读完后向readerIndex后移动len（使用retrieve函数）
• writerIndex：应用程序从writerIndex指向的位置开始写缓冲区，写完后writerIndex向后移动len长度（使用append函数）
• [readerIndex_, writerIndex_]：标识可读数据区间（使用readableBytes函数得到区间大小）

class Buffer
{
public:
	static const size_t KCheapPprepend = 8;	//数据包长度8字节
	static const size_t KInitailSize = 1024;//缓冲区初始的大小
	explicit Buffer(size_t initialSize=KInitailSize)
		:buffer_(KCheapPprepend+initialSize)
		,readerIndex_(KCheapPprepend)
		,writerIndex_(KCheapPprepend)
	{}
 
	//待读取的数据大小
	const size_t readableBytes()const {
		return writerIndex_ - readerIndex_;
	}
 
	//可写的空闲空间大小
	const size_t writeableBytes()const {
		return buffer_.size() - writerIndex_;
	}
 
	const size_t prependableBytes()const {
		return readerIndex_;
	}
 
private:
	std::vector<char> buffer_;
	size_t readerIndex_;
	size_t writerIndex_;
 
};

成员函数

1. peek()函数

就是返回缓冲区中可读取的起始地址

//缓冲区中可读取的起始位置
const char* peek()const {
	return begin() + readerIndex_;
}
 
//返回Buffer底层的数据首地址
char* begin() {
	return &*buffer_.begin();
}
//常对象只能调用常方法，不能调用普通的，而这里是一定要使用const char*,用char*会出现 "错误：从“const char*”到“char*”的无效转换[-fpermissive]"
const char* begin()const {
	return &*buffer_.begin();
}

2. retrieve函数

用在读取了buffer中的可读取的数据后，更新readerIndex_,即是把readerIndex_往后移动len长度。

 
	//读取了数据后，更新readerIndex_
	void retrieve(size_t len) {
		if (len < readableBytes()) {
			readerIndex_ += len;
		}
		else {
			readerIndex_ = KCheapPprepend;
			writerIndex_ = KCheapPprepend;
		}
	}

3. append函数

不管是从fd中读取数据到缓冲区inputBuffer_，还是发送数据也要写入outputBuffer_,都是要往writeable区间内添加数据

void append(const char* data, size_t len) {
	if (writeableBytes() < len) {
		makeSpace(len);	//扩容
	}
	std::copy(data, data + len, beginWirte());
	writerIndex_ += len;
}
 
char* beginWirte() {
	return begin() + writerIndex_;
}
const char* beginWirte()const {
	return begin() + writerIndex_;
}
 
void makeSpace(size_t len) {
	if (writeableBytes() + prependableBytes() < len + KCheapPprepend) {
		buffer_.resize(writerIndex_ + len);
	}
	else {
		auto readable = readableBytes();
 
		//挪动
		std::copy(begin() + readerIndex_, begin() + writerIndex_, begin() + KCheapPprepend);
		//更新readerIndex_， writerIndex_
		readerIndex_ = KCheapPprepend;
		writerIndex_ = readerIndex_ + readable;
	}
}

4. readFd()函数

从fd上读取数据，存放到writeIndex_指向的地址，返回实际读取的数据大小

ssize_t Buffer::readFd(int fd, int* saveErrno)
{
	char extrabuffer[65535];
	struct iovec vec[2];
 
	auto writable = writeableBytes();
 
	vec[0].iov_base = begin() + writerIndex_;	//第一块缓冲区
	vec[0].iov_len = writable;	//iov_base缓冲区可写的空间大小
 
	vec[1].iov_base = extrabuffer;	//第二快缓冲区
	vec[1].iov_len = sizeof(extrabuffer);
 
	//若Buffer有65535字节的空间空间，就不适用栈上的缓冲区
	auto iovcnt = (writable < sizeof(extrabuffer)) ? 2 : 1;
	auto n = ::readv(fd, vec, iovcnt);
	if (n < 0) {
		*saveErrno = errno;
	}
	else if (static_cast<size_t>(n) <= writable) {
		writerIndex_ += n;
	}
	else {
		//Buffer底层的可写空间不够存放n字节数据，
		writerIndex_ = buffer_.size();	//更新writerIndex_为末尾，再使用append
		append(extrabuffer, n - writable);
	}
 
	return n;
}

Buffer缓冲区是有大小的（占用堆区内存），但是我们无法知道fd上的流式数据有多少，如果我们将缓冲区开的非常大，大到肯定是能容纳所有读取的数据，这就太浪费空间了，muduo使用readv(2)结合栈上空间巧妙解决了这种问题。

1.如果读取的数据不多并且Buffer写空间大小满足，则直接写入Buffer。
2。如果读取的数据长度超过Buffer写空间大小，超过的部分会读取到栈空间extrabuf，
然后程序再把extrabuf里的数据append()到buffer中。
 

添加了Buffer类后使用，在这节中用法变化不大，在Server类中添加了成员变量Buffer inputBuffer_，并且在成员函数handleEvent（）中使用inputBuffer_。

完整源代码：https://github.com/liwook/CPPServer/tree/main/code/server_v8