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C++项目——集群聊天服务器项目(三)muduo网络库

作者：繁依Fanyi0 | 2024-03-29 00:51:35

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C++项目——集群聊天服务器项目(三)muduo网络库

今天来介绍集群聊天器项目中网络模块代码的核心模块——muduo网络库，一起来看看吧~

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一、muduo网络库介绍

muduo由陈硕大佬开发，是一个基于非阻塞IO和事件驱动的C++高并发TCP网络库

网络设计：reactors in threads - one loop per thread

one loop per thread指的是：

（1）一个线程只能有一个事件循环（EventLoop）

（2）一个文件描述符只能由一个线程进行读写，即一个TCP连接必须归属于某个EventLoop管理。

方案的特点是one loop per thread，有一个main reactor负载accept连接，然后把连接分发到某个sub reactor，该连接的所用操作都在那个sub reactor所处的线程中完成。

多个连接可能被分派到多个线程中，以充分利用CPU。

 Reactor poll的大小是固定的，根据CPU的数目确定。

原理：一个Base IO thread负责accept新的连接，接收到新的连接以后，使用轮询的方式在reactor pool中找到合适的sub reactor将这个连接挂载上去，这个连接上的所有任务都在这个sub reactor上完成。

如果有过多的耗费CPU I/O的计算任务，可以提交到创建的ThreadPool线程池中专门处理耗时的计算任务。

将epoll和线程池封装起来，好处是能够把网络的I/O代码与业务代码区分开

二、muduo网络库主要的类

TcpServer:用于编写服务器程序的类

TcpClient:用于编写客户端程序的类

接下来使用muduo网络库开发一个基本的服务器程序

三、基于muduo网络库开发服务器程序

3.1 基本步骤

1.组合TcpServer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

4.在当前服务器类的构造函数中，注册处理连接和读写事件的回调函数

5.设置合适的服务端线程数量，muduo会自动划分I/O线程和worker线程

3.2 代码

 头文件

  1. #include <muduo/net/TcpServer.h>
  2. #include <muduo/net/EventLoop.h>
  3. #include <iostream>
  4. #include <functional>
  5. #include <string>
  6. using namespace std;
  7. using namespace muduo;
  8. using namespace muduo::net;
  9. using namespace placeholders;

组合TcpServer对象

创建EventLoop事件循环对象的指针

明确TcpServer构造函数需要什么参数

  1. class ChatServer
  2. {
  3. public:
  4.     ChatServer(EventLoop* loop,                 //事件循环——Reactor反应堆
  5.             const InetAddress& listenAddr,      //IP和端口
  6.             const string& nameArg)              //服务器的名字
  7.               : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop){}
  8. private:
  9.     TcpServer _server;
  10.     EventLoop *_loop;       //epoll
  11. };

输出ChatServer的构造函数

构造函数负责给服务器注册用户连接与断开回调函数，注册读写事件回调函数，并设置线程数量，muduo网络库会自动分配线程用于主reactor和子reactor

  1.  ChatServer(EventLoop* loop,                 //事件循环——Reactor反应堆
  2.             const InetAddress& listenAddr,      //IP和端口
  3.             const string& nameArg)              //服务器的名字
  4.                : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)
  5.     {
  6.         //给服务器注册用户连接的创建和断开回调
  7.         _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::OnConnection,this,_1));
  8.  
  9.         //给服务器注册用户读写事件回调
  10.         _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::OnMessage,this,_1,_2,_3));
  11.  
  12.         //设置服务器的线程数量  1 I/O线程，3个worker线程
  13.         _server.setThreadNum(4);
  14.     }

开启时间循环函数

  1.     //开启事件循环
  2.     void start(){
  3.         _server.start();
  4.     }

连接与断开回调函数：显示上线和下线

  1.     //专门处理用户连接创建和断开    epoll
  2.     void OnConnection(const TcpConnectionPtr&conn){
  3.         if(conn->connected()){
  4.             cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() 
  5.             <<  " state:online" << endl;
  6.             }
  7.         else{
  8.             cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() 
  9.             <<  " state:offline" << endl;
  10.             conn->shutdown();
  11.         }
  12.     }

读写事件回调函数：这里的功能是将客户端发来的信息发回去

  1.     //专门处理用户读写事件    
  2.     void OnMessage(const TcpConnectionPtr&conn ,    //连接
  3.                             Buffer*buffer,            //缓冲区
  4.                             Timestamp time)          //接受到数据的时间信息
  5.     {         
  6.         string buf = buffer->retrieveAllAsString();
  7.         cout << "recv data : " << buf << " time:" << time.toString() << endl;
  8.         conn->send(buf);
  9.     }

main函数

  1. int main(){
  2.  
  3.     EventLoop loop; //epoll
  4.     InetAddress addr("127.0.0.1",6000);
  5.     ChatServer server(&loop,addr,"ChatServer");
  6.     server.start();         
  7.     loop.loop();        //epoll_wait以阻塞方式等待新用户连接或读写事件等
  8.     return 0;
  9.  
  10. }

全部代码：

  1. /*muduo网络库给用户提供了两个主要的类
  2. TcpServer:用于编写服务器程序的类
  3. TcpClient:用于编写客户端程序的类
  5. 将epoll和线程池封装起来，好处是能够把网络的I/O代码与业务代码区分开
  6. */
  7.  
  8. #include <muduo/net/TcpServer.h>
  9. #include <muduo/net/EventLoop.h>
  10. #include <iostream>
  11. #include <functional>
  12. #include <string>
  13. using namespace std;
  14. using namespace muduo;
  15. using namespace muduo::net;
  16. using namespace placeholders;
  17.  
  18.  
  19. /*基于muduo网络库开发服务器程序
  20. 1.组合TcpServer对象
  21. 2.创建EventLoop事件循环对象的指针
  22. 3.明确TcpServer构造函数需要什么参数，输出ChatServer的构造函数
  23. 4.在当前服务器类的构造函数中，注册处理连接和读写事件的回调函数
  24. 5.设置合适的服务端线程数量，muduo会自动划分I/O线程和worker线程
  25. */
  26. class ChatServer
  27. {
  28. public:
  29.     ChatServer(EventLoop* loop,                 //事件循环——Reactor反应堆
  30.             const InetAddress& listenAddr,      //IP和端口
  31.             const string& nameArg)              //服务器的名字
  32.                : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)
  33.     {
  34.         //给服务器注册用户连接的创建和断开回调
  35.         _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::OnConnection,this,_1));
  36.  
  37.         //给服务器注册用户读写事件回调
  38.         _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::OnMessage,this,_1,_2,_3));
  39.  
  40.         //设置服务器的线程数量  1 I/O线程，3个worker线程
  41.         _server.setThreadNum(4);
  42.     }
  43.     //开启事件循环
  44.     void start(){
  45.         _server.start();
  46.     }
  47.  
  48.  
  49. private:
  50.     //专门处理用户连接创建和断开    epoll
  51.     void OnConnection(const TcpConnectionPtr&conn){
  52.         if(conn->connected()){
  53.             cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() 
  54.             <<  " state:online" << endl;
  55.             }
  56.         else{
  57.             cout << conn->peerAddress().toIpPort() << "->"  << conn->localAddress().toIpPort() 
  58.             <<  " state:offline" << endl;
  59.             conn->shutdown();
  60.         }
  61.     }
  62.     //专门处理用户读写事件    
  63.     void OnMessage(const TcpConnectionPtr&conn ,    //连接
  64.                             Buffer*buffer,            //缓冲区
  65.                             Timestamp time)          //接受到数据的时间信息
  66.     {         
  67.         string buf = buffer->retrieveAllAsString();
  68.         cout << "recv data : " << buf << " time:" << time.toString() << endl;
  69.         conn->send(buf);
  70.     }
  71.  
  72.     TcpServer _server;
  73.     EventLoop *_loop;       //epoll
  74. };
  75.  
  76.  
  77. int main(){
  78.  
  79.     EventLoop loop; //epoll
  80.     InetAddress addr("127.0.0.1",6000);
  81.     ChatServer server(&loop,addr,"ChatServer");
  82.     server.start();         
  83.     loop.loop();        //epoll_wait以阻塞方式等待新用户连接或读写事件等
  84.     return 0;
  85.  
  86. }

3.3 服务器程序执行

3.3.1 g++编译

g++ -o server muduo_server.cpp -lmuduo_net -lmuduo_base -lpthread

终端输入上述语句，其中，g++ -I头文件搜索路径 -L库文件搜素路径 -l库名称，执行server文件，结果如下：

可以看到客户端登录成功后，信息成功回显！

telnet 127.0.0.1 6000

3.3.2 CMake编译

可以查看Linux环境下是否有CMake，有muduo库其实就已经有CMake了，通过下面的命令查看版本号

cmake -version

在3.2文件的同级目录下，创建CMakeLists.txt文件，分别写出编译选项、需要编译的源文件列表、可执行文件存储的路径、生成可执行文件、以及链接的库文件

  1. cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
  2. project(main)
  3.  
  4. # 配置编译选项
  5. set(CMAKE_CXX_FLAGS ${CMAKE_CXX_FLAGS} -g)  # 可调试可执行文件
  6.  
  7. #配置头文件搜索路径
  8. # include_directories()
  9.  
  10. #配置库文件搜索路径
  11. # link_directories()
  12.  
  13. # 设置需要编译的源文件列表
  14. set(SRC_LIST ./muduo_server.cpp)
  15. # 设置可执行文件存储的路径
  16. set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)
  17.  
  18.  
  19. # 把.指定路径下的所有源文件放入SRC_LIST变量名中
  20. # aux_source_directory(.SRC_LIST)
  21.  
  22. # 表示生成可执行文件server，由SRC_LIST变量定义的源文件而来
  23. add_executable(server ${SRC_LIST})  # 生成可执行文件
  24.  
  25. #表示server这个目标程序，需要链接muduo_net muduo_base pthread库文件
  26. target_link_libraries(server muduo_net muduo_base pthread)

可以看到，这里将可执行文件放在了项目文件的bin文件夹下，执行server文件同样回显相同的结果

至此，muduo网络库的示例代码与实验完毕，期待后续项目的更新把~

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