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这一次我们来分析下muduo
中Buffer
的作用,我们知道,当我们客户端向服务器发送数据时候,服务器就会读取我们发送的数据,然后进行一系列处理,然后再发送到其他地方,在这里我们想象一下最简单的EchoServer
服务器,客户端建立一个连接,以后服务器和客户端之间的通信都是通过这个connfd
发送和接受数据,于是每一个connfd
都应该有一个自己buffer
,当我们发送数据太快,服务器发送的太慢,则服务器会将待发送的数据这个buffer
中,所以这就是这个类的作用。我们先看下buffer
的结构是什么:
我们这里主要针对connfd
这个对应的channel
进行分析,首先上图是buffer
的初始状态,前面8
个字节中表示该buffer
的大小,初始大小为1024
。当客户端发送数据给服务器,同时若服务器接受缓慢,则会向buffer
中开始写数据,则writerIndex_
会向右移动,假如此时移动到如下形式:
则此时缓冲区可以读的数据为writerIndex_ - readerIndex_
,可以写的数据为buffer_.size() - writerIndex_
。这时候当服务器有多余资源进行读操作,就可以去缓冲区读数据了,假如这时候的状态为如下:
这就是常见的几个状态,下面我们去看几个重点的函数:
// 把onMessage函数上报的buffer内容转为string
std::string retrieveAllAsString()
{
return retrieveAsString(readableBytes()); // 应用可读取数据的长度
}
// 可读的数据 就是存放的是即发送的数据
size_t readableBytes() const
{
return writerIndex_ - readerIndex_;
}
std::string retrieveAsString(size_t len)
{
// 从可读数据开始位置,长度为len的char构造为一个string
std::string result(peek(), len);
retrieve(len); // 上面一句把缓冲区中可读的数据,已经读取出来,这里肯定要对缓冲区进行复位操作
return result;
}
// 将缓冲区len的长度进行复位
void retrieve(size_t len)
{
// 表示还没有读完数据
if (len < readableBytes())
{
readerIndex_ += len; // 应用只读取了刻度缓冲区数据的一部分,就是len,还剩下readerIndex_ += len -> writerIndex_
}
else // len == readableBytes()
{
retrieveAll();
}
}
以上是基本的操作,下面的2个函数很重要,一个是向connfd
写数据,一个是读数据,对于一个TcpConnection
而言,当有数据来的时候,回去调用handleRead
回调函数。我们知道muduo
设置的每次读取的大小为65536
字节,当缓冲区可写的数据大小大于65536
,就会直接将读到的数据写入到缓冲区中,但当缓冲区的可写数据大小小于65536
的时候,就会将剩余数据先写到一个额外的空间
ssize_t Buffer::readFd(int fd, int* saveErrno)
{
char extrabuf[65536] = {0}; // 栈上的内存空间 64K
struct iovec vec[2];
// 这是buffer可写的数据
const size_t writable = writableBytes();
vec[0].iov_base = begin() + writerIndex_;
vec[0].iov_len = writable;
vec[1].iov_base = extrabuf;
vec[1].iov_len = sizeof extrabuf;
const int iovcnt = (writable < sizeof extrabuf) ? 2 : 1;
// 去百度下readv
const ssize_t n = ::readv(fd, vec, iovcnt);
if (n < 0)
{
*saveErrno = errno;
}
else if (n <= writable) // Buffer的可写缓冲区已经够存储读出来的数据了
{
writerIndex_ += n;
}
// extrabuf 也写了数据
else
{
writerIndex_ = buffer_.size();
append(extrabuf, n - writable); // writerIndex_开始写 n - writable大小的数据
}
return n;
}
这里巧妙的使用了一个readv
函数,可以通过按照大小自动写到不同的地方。其中当extrabuf
也写了数据,就会调用append
函数。
// 要写len长度的数据
void ensureWriteableBytes(size_t len)
{
if (writableBytes() < len)
{
makeSpace(len); // 扩容函数
}
}
// 向缓冲区添加数据
void append(const char *data, size_t len)
{
ensureWriteableBytes(len);
std::copy(data, data+len, beginWrite());
writerIndex_ += len;
}
注意到有一个makeSpace
函数,其中有一个注意点,比如当如下这种状态的时候:
此时readerIndex_
前面有一部分其实已经被读完了,是空的数据,所以makeSpace
函数考虑了这一点,采用内存重组的方式,将readerIndex_
向前移动到kCheapPrepend
处,然后就可以让空余的内存挨在一起
void makeSpace(size_t len)
{
if (writableBytes() + prependableBytes() < len + kCheapPrepend)
{
buffer_.resize(writerIndex_ + len);
}
else
{
size_t readalbe = readableBytes();
std::copy(begin() + readerIndex_,
begin() + writerIndex_,
begin() + kCheapPrepend);
readerIndex_ = kCheapPrepend;
writerIndex_ = readerIndex_ + readalbe;
}
}
当向connfd
发送数据的时候就比较简单了,直接将可读的数据发送给出去就行
// 通过fd发送数据
ssize_t Buffer::writeFd(int fd, int* saveErrno)
{
ssize_t n = ::write(fd, peek(), readableBytes());
if (n < 0)
{
*saveErrno = errno;
}
return n;
}
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