文件结构

  • reactor_main.cpp
  • reactor_server.cpp
  • reactor_server.h
  • CMakeLists.txt

CMakeLists.txt

  1. cmake_minimum_required(VERSION 3.10.2)
  2. project(modern_cpp_practice)
  3. set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
  4. add_executable( reactor_main reactor_main.cpp reactor_server.cpp)
  5. target_link_libraries(reactor_main pthread)

reactor_server.h

  1. //
  2. // Created by kongshui on 22-4-18.
  3. //
  4. #ifndef MODERN_CPP_PRACTICE_REACTOR_SERVER_H
  5. #define MODERN_CPP_PRACTICE_REACTOR_SERVER_H
  6. #include <list>
  7. #include <memory>
  8. #include <thread>
  9. #include <mutex>
  10. #include <array>
  11. #include <condition_variable>
  12. class ReactorServer
  13. {
  14. public:
  15. typedef std::shared_ptr<std::thread> thread_ptr;
  16. // 设置单例
  17. static ReactorServer &getInstance();
  18. ~ReactorServer();
  19. ReactorServer(const ReactorServer &server) = delete;
  20. ReactorServer &operator=(const ReactorServer &server) = delete;
  21. bool init(const std::string &ip, int16_t port);
  22. bool stop();
  23. bool closeClient(int client_fd);
  24. void mainLoop();
  25. private:
  26. ReactorServer();
  27. bool createServerListener(const std::string &ip, int16_t port);
  28. void acceptThread();
  29. void workerThread();
  30. private:
  31. static constexpr int16_t recv_buf_size = 256;
  32. static constexpr int8_t worker_thread_num = 8;
  33. static constexpr int16_t epoll_event_num = 1024;
  34. private:
  35. int listen_fd_ = 0;
  36. int epoll_fd_ = 0;
  37. bool init_ = false;
  38. bool stop_ = true;
  39. bool main_loop_ = true;
  40. // 一个用于接受新的客户端,一个用于接收客户端发来的数据
  41. thread_ptr accept_thread_;
  42. std::array<thread_ptr, worker_thread_num> worker_threads_;
  43. std::condition_variable accept_cond_;
  44. std::mutex accept_mutex_;
  45. std::condition_variable worker_cond_;
  46. std::mutex worker_mutex_;
  47. // 存在当前可用的客户端
  48. std::list<int> clients_list_;
  49. };
  50. #endif //MODERN_CPP_PRACTICE_REACTOR_SERVER_H

reactor_server.cpp

  1. //
  2. // Created by kongshui on 22-4-18.
  3. //
  4. #include "reactor_server.h"
  5. #include <iostream>
  6. #include <sys/types.h>
  7. #include <sys/socket.h>
  8. #include <netinet/in.h>
  9. #include <arpa/inet.h>
  10. #include <fcntl.h>
  11. #include <sys/epoll.h>
  12. #include <list>
  13. #include <unistd.h>
  14. #include <cstring>
  15. #include <cerrno>
  16. ReactorServer::ReactorServer()
  17. {
  18. clients_list_.clear();
  19. accept_thread_.reset();
  20. for (auto &thread: worker_threads_)
  21. thread.reset();
  22. printf("ReactorServer\n");
  23. }
  24. ReactorServer::~ReactorServer()
  25. {
  26. stop();
  27. printf("~ReactorServer\n");
  28. }
  29. ReactorServer &ReactorServer::getInstance()
  30. {
  31. static ReactorServer server;
  32. return server;
  33. };
  34. bool ReactorServer::init(const std::string &ip, int16_t port)
  35. {
  36. if (init_)
  37. {
  38. printf("already init successed");
  39. return true;
  40. }
  41. if (!createServerListener(ip, port))
  42. {
  43. printf("create server listener failed\n");
  44. return false;
  45. }
  46. accept_thread_.reset(new std::thread(&ReactorServer::acceptThread, this));
  47. for (auto &thread: worker_threads_)
  48. thread.reset(new std::thread(&ReactorServer::workerThread, this));
  49. init_ = true;
  50. printf("init success\n");
  51. return init_;
  52. }
  53. bool ReactorServer::stop()
  54. {
  55. if (stop_)
  56. {
  57. printf("already stop successed");
  58. return true;
  59. }
  60. main_loop_ = false;
  61. accept_cond_.notify_all();
  62. worker_cond_.notify_all();
  63. printf("notify all thread(accept, worker)\n");
  64. accept_thread_->join();
  65. for (auto &thread: worker_threads_)
  66. thread->join();
  67. printf("join all success(accept, worker)\n");
  68. epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_DEL, listen_fd_, nullptr);
  69. shutdown(listen_fd_, SHUT_RDWR);
  70. close(listen_fd_);
  71. close(epoll_fd_);
  72. stop_ = true;
  73. return stop_;
  74. }
  75. bool ReactorServer::closeClient(int client_fd)
  76. {
  77. if (epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_DEL, client_fd, nullptr) == -1)
  78. printf("close client socket failed as call epoll_ctl failed\n");
  79. close(client_fd);
  80. return true;
  81. }
  82. void ReactorServer::mainLoop()
  83. {
  84. while (main_loop_)
  85. {
  86. struct epoll_event ev[epoll_event_num] = {0};
  87. int result = epoll_wait(epoll_fd_, ev, epoll_event_num, 10);
  88. if (result == 0)
  89. continue;
  90. else if (result < 0)
  91. {
  92. printf("epoll_wait error\n");
  93. continue;
  94. }
  95. int num = result > epoll_event_num ? epoll_event_num : result;
  96. for (int idx = 0; idx < num; ++idx)
  97. {
  98. if (ev[idx].data.fd == listen_fd_)
  99. accept_cond_.notify_one();
  100. else
  101. {
  102. {
  103. std::unique_lock<std::mutex> guard(worker_mutex_);
  104. clients_list_.push_back(ev[idx].data.fd);
  105. }
  106. worker_cond_.notify_one();
  107. }
  108. }
  109. }
  110. printf("main loop exit\n");
  111. }
  112. void ReactorServer::acceptThread()
  113. {
  114. while (true)
  115. {
  116. int new_fd = -1;
  117. socklen_t addr_len = 0;
  118. struct sockaddr_in client_addr{};
  119. {
  120. std::unique_lock<std::mutex> guard(accept_mutex_);
  121. accept_cond_.wait(guard);
  122. if (!main_loop_)
  123. break;
  124. new_fd = accept(listen_fd_, (struct sockaddr *) &client_addr, &addr_len);
  125. }
  126. if (new_fd == -1)
  127. continue;
  128. printf("new client connected: %s:%d\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
  129. int old_flag = fcntl(new_fd, F_GETFL, 0);
  130. int new_flag = old_flag | O_NONBLOCK;
  131. if (fcntl(new_fd, F_SETFL, new_flag) == -1)
  132. {
  133. printf("fcntl error, old_flag = %d, new_flag = %d\n", old_flag, new_flag);
  134. continue;
  135. }
  136. struct epoll_event ev{};
  137. ev.events = EPOLLIN | EPOLLRDHUP | EPOLLET;
  138. ev.data.fd = new_fd;
  139. if (epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_ADD, ev.data.fd, &ev) == -1)
  140. printf("epoll_ctl error, fd = %d\n", ev.data.fd);
  141. }
  142. printf("accept thread exit\n");
  143. }
  144. void ReactorServer::workerThread()
  145. {
  146. while (true)
  147. {
  148. int client_fd = -1;
  149. {
  150. std::unique_lock<std::mutex> gurad(worker_mutex_);
  151. while (clients_list_.empty())
  152. {
  153. if (!main_loop_)
  154. {
  155. printf("worker thread exit\n");
  156. return;
  157. }
  158. worker_cond_.wait(gurad);
  159. }
  160. client_fd = clients_list_.front();
  161. clients_list_.pop_front();
  162. }
  163. std::string client_msg;
  164. bool error = false;
  165. char buf[recv_buf_size] = {0};
  166. while (true)
  167. {
  168. memset(buf, 0, sizeof(buf));
  169. int result = recv(client_fd, buf, recv_buf_size, 0);
  170. if (result == -1)
  171. {
  172. if (errno == EWOULDBLOCK)
  173. break;
  174. else
  175. {
  176. printf("recv error, client disconnected, fd = %d\n", client_fd);
  177. closeClient(client_fd);
  178. error = true;
  179. break;
  180. }
  181. } else if (result == 0)
  182. {
  183. printf("peer closed, client disconnected, fd = %d\n", client_fd);
  184. closeClient(client_fd);
  185. error = true;
  186. break;
  187. }
  188. client_msg += buf;
  189. }
  190. if (error)
  191. continue;
  192. printf("client msg: %s\n", client_msg.c_str());
  193. client_msg += " test send";
  194. int result = send(client_fd, client_msg.c_str(), client_msg.length(), 0);
  195. if (result == -1)
  196. {
  197. if (errno == EWOULDBLOCK)
  198. {
  199. std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
  200. continue;
  201. } else
  202. {
  203. printf("send error, fd = %d\n", client_fd);
  204. closeClient(client_fd);
  205. break;
  206. }
  207. }
  208. }
  209. }
  210. bool ReactorServer::createServerListener(const std::string &ip, int16_t port)
  211. {
  212. listen_fd_ = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK, 0);
  213. if (listen_fd_ == -1)
  214. return false;
  215. int on = 1;
  216. setsockopt(listen_fd_, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *) &on, sizeof(on));
  217. setsockopt(listen_fd_, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (char *) &on, sizeof(on));
  218. struct sockaddr_in server_addr{};
  219. server_addr.sin_family = AF_INET;
  220. server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
  221. server_addr.sin_port = htons(port);
  222. if (bind(listen_fd_, (sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr)) == -1)
  223. {
  224. printf("bind failed\n");
  225. return false;
  226. }
  227. if (listen(listen_fd_, 50) == -1)
  228. {
  229. printf("listen failed\n");
  230. return false;
  231. }
  232. epoll_fd_ = epoll_create(1);
  233. if (epoll_fd_ == -1)
  234. {
  235. printf("epoll_create failed\n");
  236. return false;
  237. }
  238. struct epoll_event ev{};
  239. ev.events = EPOLLIN | EPOLLRDHUP;
  240. ev.data.fd = listen_fd_;
  241. if (epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd_, &ev) == -1)
  242. return false;
  243. return true;
  244. }

reactor_main.cpp

  1. //
  2. // Created by kongshui on 22-4-18.
  3. //
  4. #include "reactor_server.h"
  5. int main()
  6. {
  7. if (!ReactorServer::getInstance().init("0.0.0.0", 3333))
  8. return -1;
  9. ReactorServer::getInstance().mainLoop();
  10. return 0;
  11. }

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