本文將介紹第一個示例：五個簡單 TCP 網絡服務協議，包括 echo (RFC 862)、discard (RFC 863) 、chargen (RFC 864)、daytime (RFC 867)、time (RFC 868)，以及 time 協議的客戶端。各協議的功 能簡介如下：
* discard - 丟棄所有收到的數據；
* daytime - 服務端 accept 連接之 後，以字符串形式發送當前時間，然後主動斷開連接；
* time - 服務端 accept 連接之後，以 二進制形式發送當前時間（從 Epoch 到現在的秒數），然後主動斷開連接；我們需要一個客戶程序來 把收到的時間轉換為字符串。
* echo - 回顯服務，把收到的數據發回客戶端；
* chargen - 服務端 accept 連接之後，不停地發送測試數據。
以上五個協議使用不同的端口， 可以放到同一個進程中實現，且不必使用多線程。完整的代碼見 muduo/examples/simple，下載地址 http://muduo.googlecode.com/files/muduo-0.1.6-alpha.tar.gz 。
discard
Discard 恐怕算是最簡單的長連接 TCP 應用層協議，它只需要關注“三個半事件”中的“消息 /數據到達”事件，事件處理函數如下：
1: void DiscardServer::onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
2: muduo::net::Buffer* buf,
3: muduo::Timestamp time)
4: {
5: string msg(buf->retrieveAsString()); // 取回讀到的全部數據
6: LOG_INFO << conn->name() << " discards " << msg.size() << " bytes at " << time.toString();
7: }
剩下的都是例行公事的代碼：
定義一個 DiscardServer class，以 TcpServer 為成員。
1: #ifndef MUDUO_EXAMPLES_SIMPLE_DISCARD_DISCARD_H
2: #define MUDUO_EXAMPLES_SIMPLE_DISCARD_DISCARD_H
3:
4: #include <muduo/net/TcpServer.h>
5:
6: // RFC 863
7: class DiscardServer
8: {
9: public:
10: DiscardServer(muduo::net::EventLoop* loop,
11: const muduo::net::InetAddress& listenAddr);
12:
13: void start();
14:
15: private:
16: void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn);
17:
18: void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
19: muduo::net::Buffer* buf,
20: muduo::Timestamp time);
21:
22: muduo::net::EventLoop* loop_;
23: muduo::net::TcpServer server_;
24: };
25:
26: #endif // MUDUO_EXAMPLES_SIMPLE_DISCARD_DISCARD_H
注冊回調函數
1: DiscardServer::DiscardServer(muduo::net::EventLoop* loop,
2: const muduo::net::InetAddress& listenAddr)
3: : loop_(loop),
4: server_(loop, listenAddr, "DiscardServer")
5: {
6: server_.setConnectionCallback(
7: boost::bind(&DiscardServer::onConnection, this, _1));
8: server_.setMessageCallback(
9: boost::bind(&DiscardServer::onMessage, this, _1, _2, _3));
10: }
11:
12: void DiscardServer::start()
13: {
14: server_.start();
15: }
處理連接與數據事件
1: void DiscardServer::onConnection(const
muduo::net::TcpConnectionPtr& conn)
2: {
3: LOG_INFO << "DiscardServer - " << conn->peerAddress().toHostPort() << " -> "
4: << conn->localAddress().toHostPort() << " is "
5: << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
6: }
7:
8: void DiscardServer::onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
9: muduo::net::Buffer* buf,
10: muduo::Timestamp time)
11: {
12: string msg(buf->retrieveAsString());
13: LOG_INFO << conn->name() << " discards " << msg.size() << " bytes at " << time.toString();
14: }
在 main() 裡用 EventLoop 讓整個程序轉起來
1: #include "discard.h"
2:
3: #include <muduo/base/Logging.h>
4: #include <muduo/net/EventLoop.h>
5:
6: using namespace muduo;
7: using namespace muduo::net;
8:
9: int main()
10: {
11: LOG_INFO << "pid = " << getpid();
12: EventLoop loop;
13: InetAddress listenAddr(2009);
14: DiscardServer server(&loop, listenAddr);
15: server.start();
16: loop.loop();
17: }
daytime
Daytime 是短連接協議，在發送完當前時間後，由服務端主動斷開 連接。它只需要關注“三個半事件”中的“連接已建立”事件，事件處理函數如 下：
1: void DaytimeServer::onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn)
2: {
3: LOG_INFO << "DaytimeServer - " << conn->peerAddress().toHostPort() << " -> "
4: << conn->localAddress().toHostPort() << " is "
5: << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
6: if (conn->connected())
7: {
8: conn->send(Timestamp::now().toFormattedString() + "n"); // 發送時間字符串
9: conn->shutdown(); // 主動斷開連接
10: }
11: }
剩下的都是例行公事的代碼，為節省篇幅，此處從略，請閱讀 muduo/examples/simple/daytime。
用 netcat 扮演客戶端，運行結果如下：
$ nc 127.0.0.1 2013
2011-02-02 03:31:26.622647 # 服務器返回的時間字符串
time
Time 協議與 daytime 極為類似，只不過它返回的不是日期時間字符串，而是一個 32 -bit 整數，表示從 1970-01-01 00:00:00Z 到現在的秒數。當然，這個協議有“2038 年問題 ”。服務端只需要關注“三個半事件”中的“連接已建立”事件，事件處 理函數如下：
1: void TimeServer::onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn)
2: {
3: LOG_INFO << "TimeServer - " << conn->peerAddress().toHostPort() << " -> "
4: << conn->localAddress().toHostPort() << " is "
5: << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
6: if (conn->connected())
7: {
8: int32_t now = sockets::hostToNetwork32(static_cast<int>(::time(NULL)));
9: conn->send(&now, sizeof now); // 發送 4 個字節
10: conn->shutdown(); // 主動斷開連接
11: }
12: }
剩下的都是例行公事的代碼，為節省篇幅，此處從略，請閱讀 muduo/examples/simple/time。
用 netcat 扮演客戶端，並用 hexdump 來打印二進制數據，運 行結果如下：
$ nc 127.0.0.1 2037 | hexdump -C 00000000 4d 48 d0 d5 |MHÐÕ| 00000004
time_client
因為 time 服務端發送的是二進制數據，不便直接閱讀，我們 編寫一個客戶端來解析並打印收到的 4 個字節數據。這個程序只需要關注“三個半事件” 中的“消息/數據到達”事件，事件處理函數如下：
1: void TimeClient::onMessage(const TcpConnectionPtr& conn, Buffer* buf, Timestamp receiveTime)
2: {
3: if (buf->readableBytes() >= sizeof(int32_t))
4: {
5: const void* data = buf->peek();
6: int32_t time = *static_cast<const int32_t*>(data);
7: buf->retrieve(sizeof(int32_t));
8: time_t servertime = sockets::networkToHost32(time);
9: Timestamp t(servertime * Timestamp::kMicroSecondsPerSecond);
10: LOG_INFO << "Server time = " << servertime << ", " << t.toFormattedString();
11: }
12: else
13: {
14: LOG_INFO << conn->name() << " no enough data " << buf->readableBytes()
15: << " at " << receiveTime.toFormattedString();
16: }
17: }
注意其中考慮到了如果數據沒有一次性收全，已經收到的數據會暫存在 Buffer 裡 ，以等待下一次機會，程序也不會阻塞。這樣即便服務器一個字節一個字節地發送數據，代碼還是能正 常工作，這也是非阻塞網絡編程必須在用戶態使用接受緩沖的主要原因。
這是我們第一次用到 TcpClient class，完整的代碼如下：
1: #include <muduo/base/Logging.h>
2: #include <muduo/net/EventLoop.h>
3: #include <muduo/net/InetAddress.h>
4: #include <muduo/net/SocketsOps.h>
5: #include <muduo/net/TcpClient.h>
6:
7: #include <boost/bind.hpp>
8:
9: #include <utility>
10:
11: #include <stdio.h>
12: #include <unistd.h>
13:
14: using namespace muduo;
15: using namespace muduo::net;
16:
17: class TimeClient : boost::noncopyable
18: {
19: public:
20: TimeClient(EventLoop* loop, const InetAddress& listenAddr)
21: : loop_(loop),
22: client_(loop, listenAddr, "TimeClient")
23: {
24: client_.setConnectionCallback(
25: boost::bind(&TimeClient::onConnection, this, _1));
26: client_.setMessageCallback(
27: boost::bind(&TimeClient::onMessage, this, _1, _2, _3));
28: // client_.enableRetry();
29: }
30:
31: void connect()
32: {
33: client_.connect();
34: }
35:
36: private:
37: void onConnection(const TcpConnectionPtr& conn)
38: {
39: LOG_INFO << conn->localAddress().toHostPort() << " -> "
40: << conn->peerAddress().toHostPort() << " is "
41: << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
42:
43: if (!conn->connected()) // 如果連接斷開，則終止主循環，退出程序
44: loop_->quit();
45: }
46:
47: void onMessage(const TcpConnectionPtr& conn, Buffer* buf, Timestamp receiveTime)
48: {
49: if (buf->readableBytes() >= sizeof(int32_t))
50: {
51: const void* data = buf->peek();
52: int32_t time = *static_cast<const int32_t*>(data);
53: buf->retrieve(sizeof(int32_t));
54: time_t servertime = sockets::networkToHost32(time);
55: Timestamp t(servertime * Timestamp::kMicroSecondsPerSecond);
56: LOG_INFO << "Server time = " << servertime << ", " << t.toFormattedString();
57: }
58: else
59: {
60: LOG_INFO << conn->name() << " no enough data " << buf->readableBytes()
61: << " at " << receiveTime.toFormattedString();
62: }
63: }
64:
65: EventLoop* loop_;
66: TcpClient client_;
67: };
68:
69: int main(int argc, char* argv[])
70: {
71: LOG_INFO << "pid = " << getpid();
72: if (argc > 1)
73: {
74: EventLoop loop;
75: InetAddress serverAddr(argv[1], 2037);
76:
77: TimeClient timeClient(&loop, serverAddr);
78: timeClient.connect();
79: loop.loop();
80: }
81: else
82: {
83: printf("Usage: %s host_ipn", argv[0]);
84: }
85: }
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程序的運行結果如下，假設 time server 運行在本機：
$ ./simple_timeclient 127.0.0.1 2011-02-02 04:10:35.181717 4296 INFO pid = 4296 - timeclient.cc:71 2011-02-02 04:10:35.183668 4296 INFO TcpClient::connect[TimeClient] - connecting to 127.0.0.1:2037 - TcpClient.cc:60 2011-02-02 04:10:35.185178 4296 INFO 127.0.0.1:40960 -> 127.0.0.1:2037 is UP - timeclient.cc:39 2011-02-02 04:10:35.185279 4296 INFO Server time = 1296619835, 2011-02-02 04:10:35.000000 - timeclient.cc:56 2011-02-02 04:10:35.185354 4296 INFO 127.0.0.1:40960 -> 127.0.0.1:2037 is DOWN - timeclient.cc:39
echo
Echo 是我們遇到的第一個帶交互的協議：服務端把客戶端 發過來的數據原封不動地傳回去。它只需要關注“三個半事件”中的“消息/數據到達 ”事件，事件處理函數如下：
1: void EchoServer::onMessage(const TcpConnectionPtr& conn,
2: Buffer* buf,
3: Timestamp time)
4: {
5: string msg(buf->retrieveAsString());
6: LOG_INFO << conn->name() << " echo " << msg.size() << " bytes at " << time.toString();
7: conn->send(msg);
8: }
這段代碼實現的不是行回顯(line echo)服務，而是有一點數據就發送一點數據。 這樣可以避免客戶端惡意地不發送換行字符，而服務端又必須緩存已經收到的數據，導致服務器內存暴 漲。但這個程序還是有一個安全漏洞，即如果客戶端故意不斷發生數據，但從不接收，那麼服務端的發 送緩沖區會一直堆積，導致內存暴漲。解決辦法可以參考下面的 chargen 協議。
剩下的都是例 行公事的代碼，為節省篇幅，此處從略，請閱讀 muduo/examples/simple/echo。
練習 1：修改 EchoServer::onMessage()，實現大小寫互換。
練習 2：修改 EchoServer::onMessage()，實現 rot13 加密。
chargen
Chargen 協議很特殊，它只發送數據，不接收數據。而且，它發 送數據的速度不能快過客戶端接收的速度，因此需要關注“三個半事件”中的半個“ 消息/數據發送完畢”事件(onWriteComplete)，事件處理函數如下：
1: void ChargenServer::onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn)
2: {
3: LOG_INFO << "ChargenServer - " << conn->peerAddress().toHostPort() << " -> "
4: << conn->localAddress().toHostPort() << " is "
5: << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
6: if (conn->connected())
7: {
8: conn->send(message_); // 在連接建立時發生第一次數據
9: }
10: }
11:
12: void ChargenServer::onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
13: muduo::net::Buffer* buf,
14: muduo::Timestamp time)
15: {
16: string msg(buf->retrieveAsString());
17: LOG_INFO << conn->name() << " discards " << msg.size() << " bytes at " << time.toString();
18: }
19:
20: void ChargenServer::onWriteComplete(const TcpConnectionPtr& conn)
21: {
22: transferred_ += message_.size();
23: conn->send(message_); // 繼續發送數據
24: }
剩下的都是例行公事的代碼，為節省篇幅，此處從略，請閱讀 muduo/examples/simple/chargen。
完整的 chargen 服務端還帶流量統計功能，用到了定時器 ，我們會在下一篇文章裡介紹定時器的使用，到時候再回頭來看相關代碼。
用 netcat 扮演客 戶端，運行結果如下：
$ nc localhost 2019 | head !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefgh "#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghi #$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghij $%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijk %&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijkl &'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklm '()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmn ()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmno )*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnop *+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopq Five in one
前面五個程序都用到了 EventLoop，這其實是個 Reactor，用於注冊和分發 IO 事件。Muduo 遵循 one loop per thread 模型，多個服務端(TcpServer)和客戶端(TcpClient)可以共 享同一個 EventLoop，也可以分配到多個 EventLoop 上以發揮多核多線程的好處。這裡我們把五個服 務端用同一個 EventLoop 跑起來，程序還是單線程的，功能卻強大了很多：
