在昨天的教程里,我们添加了一个最简单的线程池到服务器,一个完整的Reactor模式正式成型。这个线程池只是为了满足我们的需要构建出的最简单的线程池,存在很多问题。比如,由于任务队列的添加、取出都存在拷贝操作,线程池不会有太好的性能,只能用来学习,正确做法是使用右值移动、完美转发等阻止拷贝。另外线程池只能接受std::function<void()>
类型的参数,所以函数参数需要事先使用std::bind()
,并且无法得到返回值。
为了解决以上提到的问题,线程池的构造函数和析构函数都不会有太大变化,唯一需要改变的是将任务添加到任务队列的add
函数。我们希望使用add
函数前不需要手动绑定参数,而是直接传递,并且可以得到任务的返回值。新的实现代码如下:
template<class F, class... Args>
auto ThreadPool::add(F&& f, Args&&... args) -> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type> {
using return_type = typename std::result_of<F(Args...)>::type; //返回值类型
auto task = std::make_shared< std::packaged_task<return_type()> >( //使用智能指针
std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...) //完美转发参数
);
std::future<return_type> res = task->get_future(); // 使用期约
{ //队列锁作用域
std::unique_lock<std::mutex> lock(tasks_mtx); //加锁
if(stop)
throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool");
tasks.emplace([task](){ (*task)(); }); //将任务添加到任务队列
}
cv.notify_one(); //通知一次条件变量
return res; //返回一个期约
}
这里使用了大量C++11之后的新标准,具体使用方法可以参考欧长坤《现代 C++ 教程》。另外这里使用了模版,所以不能放在cpp文件,因为C++编译器不支持模版的分离编译
这是一个复杂的问题,具体细节请参考《深入理解计算机系统》有关编译、链接的章节
此外,我们希望对现在的服务器进行多线程、高并发的测试,所以需要使用网络库写一个简单的多线程高并发测试程序,具体实现请参考源代码,使用方式如下:
./test -t 10000 -m 10 (-w 100)
# 10000个线程,每个线程回显10次,建立连接后等待100秒开始发送消息(可用于测试服务器能同时保持的最大连接数)。不指定w参数,则建立连接后开始马上发送消息。
注意Makefile文件也已重写,现在使用make只能编译服务器,客户端、测试程序的编译指令请参考Makefile文件,服务器程序编译后可以使用vscode调试。也可以使用gdb调试:
gdb server #使用gdb调试
r #执行
where / bt #查看调用栈
今天还发现了之前版本的一个缺点:对于Acceptor
,接受连接的处理时间较短、报文数据极小,并且一般不会有特别多的新连接在同一时间到达,所以Acceptor
没有必要采用epoll ET模式,也没有必要用线程池。由于不会成为性能瓶颈,为了简单最好使用阻塞式socket,故今天的源代码中做了以下改变:
- Acceptor socket fd(服务器监听socket)使用阻塞式
- Acceptor使用LT模式,建立好连接后处理事件fd读写用ET模式
- Acceptor建立连接不使用线程池,建立好连接后处理事件用线程池
至此,今天的教程已经结束了。使用测试程序来测试我们的服务器,可以发现并发轻松上万。这种设计架构最容易想到、也最容易实现,但有很多缺点,具体请参考陈硕《Linux多线程服务器编程》第三章,在明天的教程中将使用one loop per thread模式改写。
此外,多线程系统编程是一件极其复杂的事情,比此教程中的设计复杂得多,由于这是入门教程,故不会涉及到太多细节,作者也还没有水平讲好这个问题。但要想成为一名合格的C++程序员,高并发编程是必备技能,还需要年复一年地阅读大量书籍、进行大量实践。
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索 ———屈原《离骚》
完整源代码:https://github.com/yuesong-feng/30dayMakeCppServer/tree/main/code/day11