boost中asio网络库多线程并发处理实现，以及asio在多线程模型中线程的调度情况和线程安全。

1、实现多线程方法：

其实就是多个线程同时调用io_service::run

for (int i = 0; i != m_nThreads; ++i)
{
boost::shared_ptr<boost::thread> pTh(new boost::thread(
boost::bind(&boost::asio::io_service::run,&m_ioService)));
m_listThread.push_back(pTh);
}

2、多线程调度情况：

asio规定：只能在调用io_service::run的线程中才能调用事件完成处理器。

注：事件完成处理器就是你async_accept、async_write等注册的句柄，类似于回调的东西。

单线程：

如果只有一个线程调用io_service::run，根据asio的规定，事件完成处理器也只能在这个线程中执行。也就是说，你所有代码都在同一个线程中运行，因此变量的访问是安全的。

多线程：

如果有多个线程同时调用io_service::run以实现多线程并发处理。对于asio来说，这些线程都是平等的，没有主次之分。如果你投递的一个请求比如async_write完成时，asio将随机的激活调用io_service::run的线程。并在这个线程中调用事件完成处理器（async_write当时注册的句柄）。如果你的代码耗时较长，这个时候你投递的另一个async_write请求完成时，asio将不等待你的代码处理完成，它将在另外的一个调用io_service::run线程中，调用async_write当时注册的句柄。也就是说，你注册的事件完成处理器有可能同时在多个线程中调用。

当然你可以使用 boost::asio::io_service::strand让完成事件处理器的调用，在同一时间只有一个，比如下面的的代码：

socket_.async_read_some(boost::asio::buffer(buffer_),
strand_.wrap(
boost::bind(&connection::handle_read, shared_from_this(),
boost::asio::placeholders::error,
boost::asio::placeholders::bytes_transferred)));

...

boost::asio::io_service::strand strand_;

此时async_read_som完成后掉用handle_read时，必须等待其它handle_read调用完成时才能被执行（async_read_som引起的handle_read调用）。

多线程调用时，还有一个重要的问题，那就是无序化。比如说，你短时间内投递多个async_write，那么完成处理器的调用并不是按照你投递async_write的顺序调用的。asio第一次调用完成事件处理器，有可能是第二次async_write返回的结果，也有可能是第3次的。使用strand也是这样的。strand只是保证同一时间只运行一个完成处理器，但它并不保证顺序。

代码测试：

服务器：

将下面的代码编译以后，使用cmd命令提示符下传人参数<IP> <port> <threads>调用

比如：test.exe 0.0.0.0 3005 10

客服端使用windows自带的telnet

cmd命令提示符：

telnet 127.0.0.1 3005

原理：客户端连接成功后，同一时间调用100次boost::asio::async_write给客户端发送数据，并且在完成事件处理器中打印调用序号，和线程ID。

核心代码：

void start()
{
for (int i = 0; i != 100; ++i)
{
boost::shared_ptr<string> pStr(new string);
*pStr = boost::lexical_cast<string>(boost::this_thread::get_id());
*pStr += "\r\n";
boost::asio::async_write(m_nSocket,boost::asio::buffer(*pStr),
boost::bind(&CMyTcpConnection::HandleWrite,shared_from_this(),
boost::asio::placeholders::error,
boost::asio::placeholders::bytes_transferred,
pStr,i)
);
}
}

//去掉 boost::mutex::scoped_lock lk(m_ioMutex); 效果更明显。

void HandleWrite(const boost::system::error_code& error
,std::size_t bytes_transferred
,boost::shared_ptr<string> pStr,int nIndex)
{
if (!error)
{
boost::mutex::scoped_lock lk(m_ioMutex);
cout << "发送序号=" << nIndex << ",线程id=" << boost::this_thread::get_id() << endl;
}
else
{
cout << "连接断开" << endl;
}
}

完整代码：

#include <boost/bind.hpp>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/enable_shared_from_this.hpp>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/lexical_cast.hpp>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <string>
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
using std::string;
using boost::asio::ip::tcp;

class CMyTcpConnection
: public boost::enable_shared_from_this<CMyTcpConnection>
{
public:
CMyTcpConnection(boost::asio::io_service &ser)
:m_nSocket(ser)
{
}
typedef boost::shared_ptr<CMyTcpConnection> CPMyTcpCon;

static CPMyTcpCon CreateNew(boost::asio::io_service& io_service)
{
return CPMyTcpCon(new CMyTcpConnection(io_service));
}

public:
void start()
{
for (int i = 0; i != 100; ++i)
{
boost::shared_ptr<string> pStr(new string);
*pStr = boost::lexical_cast<string>(boost::this_thread::get_id());
*pStr += "\r\n";
boost::asio::async_write(m_nSocket,boost::asio::buffer(*pStr),
boost::bind(&CMyTcpConnection::HandleWrite,shared_from_this(),
boost::asio::placeholders::error,
boost::asio::placeholders::bytes_transferred,
pStr,i)
);
}
}
tcp::socket& socket()
{
return m_nSocket;
}
private:
void HandleWrite(const boost::system::error_code& error
,std::size_t bytes_transferred
,boost::shared_ptr<string> pStr,int nIndex)
{
if (!error)
{
boost::mutex::scoped_lock lk(m_ioMutex);
cout << "发送序号=" << nIndex << ",线程id=" << boost::this_thread::get_id() << endl;
}
else
{
cout << "连接断开" << endl;
}
}
private:
tcp::socket m_nSocket;
boost::mutex m_ioMutex;
};

class CMyService
: private boost::noncopyable
{
public:
CMyService(string const &strIP,string const &strPort,int nThreads)
:m_tcpAcceptor(m_ioService)
,m_nThreads(nThreads)
{
tcp::resolver resolver(m_ioService);
tcp::resolver::query query(strIP,strPort);
tcp::resolver::iterator endpoint_iterator = resolver.resolve(query);
boost::asio::ip::tcp::endpoint endpoint = *resolver.resolve(query);
m_tcpAcceptor.open(endpoint.protocol());
m_tcpAcceptor.set_option(boost::asio::ip::tcp::acceptor::reuse_address(true));
m_tcpAcceptor.bind(endpoint);
m_tcpAcceptor.listen();

StartAccept();
}
~CMyService(){Stop();}
public:
void Stop()
{
m_ioService.stop();
for (std::vector<boost::shared_ptr<boost::thread>>::const_iterator it = m_listThread.cbegin();
it != m_listThread.cend(); ++ it)
{
(*it)->join();
}
}
void Start()
{
for (int i = 0; i != m_nThreads; ++i)
{
boost::shared_ptr<boost::thread> pTh(new boost::thread(
boost::bind(&boost::asio::io_service::run,&m_ioService)));
m_listThread.push_back(pTh);
}
}
private:
void HandleAccept(const boost::system::error_code& error
,boost::shared_ptr<CMyTcpConnection> newConnect)
{
if (!error)
{
newConnect->start();
}
StartAccept();
}

void StartAccept()
{
CMyTcpConnection::CPMyTcpCon newConnect = CMyTcpConnection::CreateNew(m_tcpAcceptor.get_io_service());
m_tcpAcceptor.async_accept(newConnect->socket(),
boost::bind(&CMyService::HandleAccept, this,
boost::asio::placeholders::error,newConnect));
}
private:
boost::asio::io_service m_ioService;
boost::asio::ip::tcp::acceptor m_tcpAcceptor;
std::vector<boost::shared_ptr<boost::thread>> m_listThread;
std::size_t m_nThreads;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
try
{
if (argc != 4)
{
std::cerr << "<IP> <port> <threads>\n";
return 1;
}
int nThreads = boost::lexical_cast<int>(argv[3]);
CMyService mySer(argv[1],argv[2],nThreads);
mySer.Start();
getchar();
mySer.Stop();
}
catch (std::exception& e)
{
std::cerr << "Exception: " << e.what() << "\n";
}
return 0;
}

测试发现和上面的理论是一致的，发送序号是乱的，线程ID也不是同一个。

asio多线程中线程的合理个数：

作为服务器，在不考虑省电的情况下，应该尽可能的使用cpu。也就是说，为了让cpu都忙起来，你的线程个数应该大于等于你电脑的cpu核心数（一个核心运行一个线程）。具体的值没有最优方案，大多数人使用cpu核心数*2 + 2的这种方案，但它不一定适合你的情况。

asio在windows xp等系统中的实现：

asio在windows下使用完成端口，如果你投递的请求没有完成，那么这些线程都在等待GetQueuedCompletionStatus的返回，也就是等待内核对象，此时线程是不占用cpu时间的。

巴特西

boost中asio网络库多线程并发处理实现，以及asio在多线程模型中线程的调度情况和线程安全。

最新文章

热门文章