集群聊天服务器项目【C++】（三）muduo库的简单介绍

在上一讲中介绍了Json库的相关知识，本次接着介绍muduo库的相关内容，这些知识在本项目中都会使用到。

1.muduo库简介

muduo库顶层就是epoll（IO复用技术） + Linux的pthread多线程，所以只能安装在Linux系统中。此外它依赖Boost库，相关的安装已经在我的博客中写出环境配置。

muduo 的线程模型为「one loop per thread + threadPool」模型。一个线程对应一个事件循环（EventLoop），也对应着一个 Reactor 模型。EventLoop 负责 IO 和定时器事件的分派。
其中有 mainReactor 和 subReactor。mainReactor通过Acceptor接收新连接，然后将新连接派发到subReactor上进行连接的维护。这样mainReactor可以只专注于监听新连接的到来，而从维护旧连接的业务中得到解放。同时多个Reactor可以并行运行在多核 CPU 中，增加服务效率。因此我们可以通过 muduo 快速完成网络模块。

如果不使用muduo库，我们想设计一个高并发的服务器，就需要使用epoll+线程池技术，手动创建epoll对象，然后在主线程注册监听连接的fd读事件，用来管理新客户的连接，如果有新连接进来就在线程池中选一个线程处理该客户的相关操作。因此主线程去管理新客户的连接，子线程去处理客户的读写事件和业务操作。
因此使用muduo库，可以让我们只关注业务模块（处理客户的读写相关事件），而不去关心网络IO模块，从而提高效率。

2.muduo库的使用

muduo库提供了两个主要的类：

1. TcpServer:用于编写服务器程序
2. TcpClient:用于编写客户端程序

基于muduo网络库开发服务器程序：

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当中，注册处理连接的回调函数和处理读写时间的回调函数
5. 设置合适的服务端线程数量，muduo库会自己分配I/O线程和worker线程

/*
muduo网络库给用户提供了两个主要的类
TcpServer ： 用于编写服务器程序的
TcpClient ： 用于编写客户端程序的

epoll + 线程池
好处：能够把网络I/O的代码和业务代码区分开
                        用户的连接和断开       用户的可读写事件
*/
#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <iostream>
#include <functional>
#include <string>
using namespace std;
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;
using namespace placeholders;

class ChatServer
{
public:
    ChatServer(EventLoop *loop,               // 事件循环
               const InetAddress &listenAddr, // IP+Port
               const string &nameArg)        //服务器名字
        : _server(loop, listenAddr, nameArg), _loop(loop)
    {
        // 给服务器注册用户连接的创建和断开回调
        _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));

        // 给服务器注册用户读写事件回调
        _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));

        // 设置服务器端的线程数量 1个I/O线程   3个worker线程（自动分配）
        _server.setThreadNum(4);
    }
    //开启事件循环
    void start()
    {
        _server.start();
    }

private:
    // 专门处理用户的连接创建和断开  epoll listenfd accept
    void onConnection(const TcpConnectionPtr &conn)
    {
        if (conn->connected())
        {
            cout << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> " << conn->localAddress().toIpPort() << " state:online" << endl;   //打印对方地址和自己的地址
        }
        else
        {
            cout << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> " << conn->localAddress().toIpPort() << " state:offline" << endl;
            conn->shutdown(); // close(fd)
            // _loop->quit();
        }
    }

    // 专门处理用户的读写事件
    void onMessage(const TcpConnectionPtr &conn, // 连接
                   Buffer *buffer,               // 缓冲区
                   Timestamp time)               // 接收到数据的时间信息
    {
        string buf = buffer->retrieveAllAsString();  //转成string
        cout << "recv data:" << buf << " time:" << time.toFormattedString() << endl;
        conn->send(buf);  //
    }

    TcpServer _server; // #1
    EventLoop *_loop;  // #2 epoll
};

int main()
{
    EventLoop loop; // epoll
    InetAddress addr("127.0.0.1", 6000);
    ChatServer server(&loop, addr, "ChatServer");

    server.start(); // listenfd epoll_ctl添加到epoll上
    loop.loop();    // epoll_wait以阻塞方式等待新用户连接，已连接用户的读写事件等
}

3.编译和运行

muduo库依赖muduo_net.so、muduo_base.so、pthread.so三个动态链接库

3.1g++编译运行

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

注意：-lmuduo_net写在前面，因为muduo_base依赖muduo_net

3.2vscode编译运行

在vscode里修改编译配置信息：ctrl + shift + b选择g++的哪个，在"args"中增加三个动态库链接：

在muduo_server.cpp里ctrl + shift + b点击编译代码，结果如下：

可以看到args都现显示在/usr/bin/g++ 后面，由vscode自动编译。

总结

我们使用muduo库，因为它封装了epoll和多线程，因此可以用它来处理网络IO模块，我们只需要关心业务模块，大大提高了工作效率。
业务模块只需要我们注册两个回调函数：setConnectionCallback和setMessageCallback，这样我们就能将网络IO模块和业务模块解耦。
最后编译链接后运行代码，代码正常无误。