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1.基本概念

Muduo 由陈硕大佬开发，是一个基于非阻塞IO和事件驱动的C++高并发TCP网络编程库。它是一款基于主从Reactor模型的网络库，其使用的线程模型是 one loop per thread。

1.1 主从 Reactor 模型

• 主 Reactor（MainReactor，通常由 EventLoop 实现）：
  • 负责监听新连接（accept 事件），通过 Acceptor 类实现。
  • 使用 epoll/poll 等多路复用机制监控监听套接字。
• 从 Reactor（SubReactor，多个 EventLoop 线程）：
  • 每个 EventLoop 管理一组已建立的 TCP 连接（TcpConnection）。
  • 处理连接的读写事件、定时任务和用户回调。

1.2 One Loop Per Thread

• 线程绑定：每个 EventLoop 对象严格绑定到一个线程（通过 EventLoop::loop() 在所属线程运行）。
• 资源隔离：TCP 连接的生命周期由所属 EventLoop 管理，避免跨线程竞争。
• 性能优化：通过线程局部存储（ThreadLocal）实现高效的事件循环访问。

2.常见接口

2.1TcpServer 类基础介绍

typedef std::shared_ptr<TcpConnection> TcpConnectionPtr;
typedef std::function<void (const TcpConnectionPtr&)> ConnectionCallback;
typedef std::function<void (const TcpConnectionPtr&, Buffer*, Timestamp)> MessageCallback;class InetAddress : public muduo::copyable
{
public:InetAddress(StringArg ip, uint16_t port, bool ipv6 = false);
};class TcpServer : noncopyable
{
public:enum Option{kNoReusePort,kReusePort,};TcpServer(EventLoop* loop, const InetAddress& listenAddr, const string& nameArg, Option option = kNoReusePort);void setThreadNum(int numThreads);void start();// 当⼀个新连接建⽴成功的时候被调用 void setConnectionCallback(const ConnectionCallback& cb){ connectionCallback_ = cb; }// 消息的业务处理回调函数---这是收到新连接消息的时候被调用的函数 void setMessageCallback(const MessageCallback& cb){ messageCallback_ = cb; }
};

• 职责：服务端入口，管理监听套接字和连接池。

• 关键流程：

  1. 构造时绑定 EventLoop（主 Reactor）。
  2. start() 启动监听，注册 Acceptor 到主 Reactor。
  3. 新连接到达时，通过轮询算法分配从 Reactor 管理。

• TcpServer(EventLoop* loop, const InetAddress& listenAddr, const string& nameArg) ：构造函数，loop 是事件循环对象，listenAddr 是监听地址，nameArg 是服务器名称。
• void setThreadNum(int numThreads) ：设置服务器的工作线程数。默认为 1，即单线程模式。
• void start() ：启动服务器，开始监听端口。
• void setConnectionCallback(const ConnectionCallback& cb) ：设置连接回调函数，当有新连接或连接断开时调用。
• void setMessageCallback(const MessageCallback& cb) ：设置消息回调函数，当有数据到达时调用。
• void setWriteCompleteCallback(const WriteCompleteCallback& cb) ：设置写完成回调函数，当所有数据写入完成后调用。

void setConnectionCallback(ConnectionCallback cb); // 连接建立/关闭回调
void setMessageCallback(MessageCallback cb);       // 消息到达回调

示例代码：

#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <muduo/net/InetAddress.h>
#include <iostream>void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn) {if (conn->connected()) {std::cout << "New connection: " << conn->name() << std::endl;} else {std::cout << "Connection closed: " << conn->name() << std::endl;}
}void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn, muduo::net::Buffer* buf, muduo::Timestamp receiveTime) {std::string msg(buf->retrieveAllAsString());std::cout << "Received message: " << msg << std::endl;conn->send(msg);  // 回显消息
}int main() {muduo::net::EventLoop loop;muduo::net::InetAddress listenAddr(8080);muduo::net::TcpServer server(&loop, listenAddr, "EchoServer");server.setConnectionCallback(onConnection);server.setMessageCallback(onMessage);server.setThreadNum(4);  // 使用 4 个工作线程server.start();loop.loop();return 0;
}

2.2EventLoop 类基础介绍

EventLoop 是 Muduo 库的核心类之一，负责事件循环（event loop）。每个线程只能有一个 EventLoop 实例，它负责监听和分发事件（如 I/O 事件、定时器事件等）。

常用接口：

• void loop() ：启动事件循环，进入事件监听状态。
• void quit() ：退出事件循环。
• void runInLoop(const Functor& cb) ：在当前 EventLoop 线程中执行回调函数 cb。如果调用者不在该线程中，则将回调函数加入队列，稍后执行。
• void queueInLoop(const Functor& cb) ：将回调函数 cb 加入队列，稍后在 EventLoop 线程中执行。
• TimerId runAt(const Timestamp& time, const TimerCallback& cb) ：在指定的时间点 time 执行回调函数 cb。
• TimerId runAfter(double delay, const TimerCallback& cb) ：在指定的延迟时间 delay 后执行回调函数 cb。
• TimerId runEvery(double interval, const TimerCallback& cb) ：每隔 interval 秒执行一次回调函数 cb。

成员:

std::unique_ptr<Poller> poller_;   // 底层 IO 多路复用（epoll/poll）
std::vector<Functor> pendingFunctors_; // 跨线程任务队列

核心方法

void loop();          // 启动事件循环（必须在本线程调用）
void quit();		 // 停止循环
void runInLoop(Functor cb); // 跨线程安全的任务提交
TimerId runAfter(double delay, TimerCallback cb); // 定时器

代码示例：

#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <iostream>void print() {std::cout << "Hello, EventLoop!" << std::endl;
}int main() {muduo::net::EventLoop loop;loop.runAfter(1.0, print);  // 1秒后执行 print 函数loop.loop();  // 启动事件循环return 0;
}

2.3TcpConnection 基础介绍

TcpConnection 表示一个 TCP 连接。它是 TcpServer 的内部类，用于管理客户端与服务器之间的连接。每个连接都有一个唯一的 TcpConnection 对象。

• void send(const void* data, int len) ：发送数据到客户端。
• void send(const StringPiece& message) ：发送字符串数据到客户端。
• void shutdown() ：关闭连接（半关闭，停止发送数据，但仍然可以接收数据）。
• void forceClose() ：强制关闭连接。
• bool connected() const ：判断连接是否处于连接状态。
• std::string name() const ：返回连接的名称（唯一标识符）。
• EventLoop* getLoop() const ：返回该连接所属的 EventLoop。

特性：

• 继承 std::enable_shared_from_this，依赖智能指针管理生命周期。
• 通过 Channel 类注册到所属 EventLoop 的 Poller。

void send(const void* data, size_t len);  // 线程安全的发送接口
void shutdown();                          // 半关闭连接（写端）
bool connected();						  // 判断当前连接是否正常

示例代码：

void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn, muduo::net::Buffer* buf, muduo::Timestamp receiveTime) {std::string msg(buf->retrieveAllAsString());std::cout << "Received message: " << msg << std::endl;if (msg == "quit\n") {conn->shutdown();  // 如果收到 "quit"，关闭连接} else {conn->send(msg);  // 回显消息}
}

2.4TcpClient 类基础介绍

TcpClient 用于创建 TCP 客户端。它可以连接到远程服务器并与之通信。

常用接口

• TcpClient(EventLoop* loop, const InetAddress& serverAddr, const string& nameArg) ：构造函数，loop 是事件循环对象，serverAddr 是服务器地址，nameArg 是客户端名称。
• void connect() ：发起连接请求。
• void disconnect() ：断开连接。
• void setConnectionCallback(const ConnectionCallback& cb) ：设置连接回调函数。
• void setMessageCallback(const MessageCallback& cb) ：设置消息回调函数。

同步控制：

• 使用 CountDownLatch 等待连接建立完成后再发送数据：

CountDownLatch latch(1);
client.setConnectionCallback([&](const TcpConnectionPtr& conn) {if (conn->connected()) latch.countDown();
});
client.connect();
latch.wait();  // 等待连接成功

示例代码：

#include <muduo/net/TcpClient.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>
#include <muduo/net/InetAddress.h>
#include <iostream>void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn) {if (conn->connected()) {std::cout << "Connected to server." << std::endl;conn->send("Hello, server!\n");} else {std::cout << "Disconnected from server." << std::endl;}
}void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn, muduo::net::Buffer* buf, muduo::Timestamp receiveTime) {std::string msg(buf->retrieveAllAsString());std::cout << "Received from server: " << msg << std::endl;
}int main() {muduo::net::EventLoop loop;muduo::net::InetAddress serverAddr("127.0.0.1", 8080);muduo::net::TcpClient client(&loop, serverAddr, "EchoClient");client.setConnectionCallback(onConnection);client.setMessageCallback(onMessage);client.connect();loop.loop();return 0;
}

2.5.Buffer 类基础介绍

Buffer 是 Muduo 中用于处理网络数据缓冲区的类。它实现了动态缓冲区的功能，支持高效的读写操作。

常用接口

• void append(const char* data, size_t len) ：向缓冲区追加数据。
• size_t readableBytes() const ：返回可读字节数。
• size_t writableBytes() const ：返回可写字节数。
• const char* peek() const ：返回缓冲区中可读数据的起始位置。
• void retrieve(size_t len) ：从缓冲区中移除已读取的数据。
• std::string retrieveAllAsString() ：将缓冲区中的所有数据取出并转换为字符串。
• void prepend(const void* data, size_t len) ：在缓冲区前面插入数据。

示例代码：

void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn, muduo::net::Buffer* buf, muduo::Timestamp receiveTime) {while (buf->readableBytes() >= sizeof(int)) {const char* data = buf->peek();int be32 = *reinterpret_cast<const int*>(data);int host32 = muduo::net::sockets::networkToHost32(be32);  // 转换为本地字节序buf->retrieve(sizeof(int));std::cout << "Received integer: " << host32 << std::endl;}
}

3.总结

• EventLoop ：负责事件循环，监听 I/O 事件和定时器事件。
• TcpServer ：用于创建 TCP 服务器，监听客户端连接。
• TcpConnection ：表示一个 TCP 连接，负责管理客户端与服务器之间的通信。
• TcpClient ：用于创建 TCP 客户端，连接到远程服务器。
• Buffer ：用于处理网络数据缓冲区，支持高效的读写操作。

这些类是 Muduo 库的核心组件，通过它们可以轻松构建高性能的 TCP 网络应用