采用C++的ACE库实现的一个通用的C/S架构通信程序(最终版)

ACE自适配通信环境（ADAPTIVE Communication Environment）是可以自由使用、开放源码的面向对象（OO）框架（Framework），在其中实现了许多用于并发通信软件的核心模式。ACE提供了一组丰富的可复用C++ Wrapper Facade（包装外观）和框架组件，可跨越多种平台完成通用的通信软件任务，其中包括：事件多路分离和事件处理器分派、信号处理、服务初始化、进程间通信、共享内存管理、消息路由、分布式服务动态（重）配置、并发执行和同步，等等。

ACE的目标用户是高性能和实时通信服务和应用的开发者。它简化了使用进程间通信、事件多路分离、显式动态链接和并发的OO网络应用和服务的开发。此外，通过服务在运行时与应用的动态链接，ACE还使系统的配置和重配置得以自动化。

我最近采用ACE实现了一个通用的C/S架构通信程序，具体实现简述如下：

1． 服务器端：一个采用领导者/跟随者模型的线程池不断地接受从多个客户端发来的消息，并放入一个消息队列，然后又有一个采用半同步/半异步模型的线程池不断地从这个消息队列中取出消息进行处理。

服务器端代码如下：（共10个文件）

ACE_Server.cpp

 

#include "ace/SOCK_Acceptor.h"

#include "ace/Acceptor.h"

#include "ace/Thread_Manager.h"

#include "ace/TP_Reactor.h"

#include "ace/Reactor.h"

#include "ace/INET_Addr.h"

#include "ace/OS.h"

#include "Request_Handler.h"

#include "Server.h"

#include "Constants.h"

using namespace ACE_Server;

int main(int argc, char *argv[])

{

     ACE_TP_Reactor tp_reactor;

     ACE_Reactor reactor(&tp_reactor, 1);

     ACE_Reactor::instance(&reactor, 1);

     ACE_Acceptor<Request_Handler, ACE_SOCK_ACCEPTOR> acceptor;

     ACE_INET_Addr addr(SERVER_PORT_NUM);

     if(acceptor.open(addr) == -1)

         return -1;

     Server server_tp;

     server_tp.activate(THR_NEW_LWP | THR_JOINABLE, SERVER_THREAD_POOL_SIZE);

     ACE_Thread_Manager::instance()->wait();

     return 0;

}

Constants.h

 

#ifndef __CONSTANTS_H_

#define __CONSTANTS_H_

namespace ACE_Server

{

     static const size_t SERVER_THREAD_POOL_SIZE = 5;   //进行数据接收的线程池大小

     static const size_t TASK_THREAD_POOL_SIZE = 5; //进行数据处理的线程池大小

     static const size_t BUFFER_SIZE = 4096;   //数据缓冲区大小

     static const size_t SERVER_PORT_NUM = 10101;   //服务器的通信端口号

}

#endif

Server.h

 

#ifndef __SERVER_H_

#define __SERVER_H_

#include "ace/Task.h"

namespace ACE_Server

{

     class Server: public ACE_Task_Base

     {

     public:

         virtual int svc(void);

     };

}

#endif

Server.cpp

 

#include "ace/Reactor.h"

#include "Server.h"

namespace ACE_Server

{

     int Server::svc(void)

     {

         int result = ACE_Reactor::instance()->run_reactor_event_loop();

         if(result == -1)

              return -1;

         return 0;

     }

}

Request_Handler.h

 

#ifndef __REQUEST_HANDLER_H_

#define __REQUEST_HANDLER_H_

#include "ace/Svc_Handler.h"

#include "ace/SOCK_Stream.h"

#include "ace/Synch.h"

#include "ace/Thread_Manager.h"

#include "Task_Manager.h"

namespace ACE_Server

{

     class Request_Handler: public ACE_Svc_Handler<ACE_SOCK_STREAM, ACE_MT_SYNCH>

     {

     public:

         Request_Handler(ACE_Thread_Manager *thr_mgr = 0);

     protected:

         virtual int handle_input(ACE_HANDLE fd = ACE_INVALID_HANDLE);

     private:

         static Task_Manager task_mgr;

     };

}

#endif

Request_Handler.cpp

 

#include "ace/OS.h"

#include "ace/Message_Block.h"

#include "ace/Thread_Manager.h"

#include "ace/Svc_Handler.h"

#include "ace/SOCK_Stream.h"

#include "ace/Synch.h"

#include "ace/Reactor.h"

#include "Request_Handler.h"

#include "Task_Manager.h"

#include "Constants.h"

namespace ACE_Server

{

     Task_Manager Request_Handler::task_mgr;

     Request_Handler::Request_Handler(ACE_Thread_Manager *thr_mgr): ACE_Svc_Handler<ACE_SOCK_STREAM, ACE_MT_SYNCH> (thr_mgr)

     {

         this->reactor(ACE_Reactor::instance());

         task_mgr.activate();

     }

     int Request_Handler::handle_input(ACE_HANDLE fd)

     {

         char length[4] = {0};

         if(this->peer().recv_n(length, 4) == 4)

         {

              size_t msg_len = 0;

              for(int i = 0; i < 4; i++)

              {

                   msg_len |= (size_t)length[i] << (8 * i);

              }

              char msg[BUFFER_SIZE] = {0};

              if(this->peer().recv_n(msg, msg_len) == msg_len)

              {

                   ACE_Message_Block *mb = NULL;

                   ACE_NEW_RETURN(mb, ACE_Message_Block(msg_len, ACE_Message_Block::MB_DATA, 0, msg), -1);

                   mb->wr_ptr(msg_len);

                   task_mgr.putq(mb);

                   return 0;

              }

         }

         return -1;

     }

}

Task_Manager.h

 

#ifndef __TASK_MANAGER_H_

#define __TASK_MANAGER_H_

#include "ace/Task.h"

#include "ace/Synch.h"

namespace ACE_Server

{

     class Task_Manager: public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>

     {

     public:

         virtual int svc(void);

     };

}

#endif

Task_Manager.cpp

 

#include "ace/Message_Block.h"

#include "Task_Manager.h"

#include "Task_Worker.h"

#include "Constants.h"

namespace ACE_Server

{

     int Task_Manager::svc(void)

     {

         Task_Worker task_tp;

         task_tp.activate(THR_NEW_LWP | THR_JOINABLE, TASK_THREAD_POOL_SIZE);

         while(1)

         {

              ACE_Message_Block *mb = NULL;

              if(this->getq(mb) < 0)

              {

                   task_tp.msg_queue()->deactivate();

                   task_tp.wait();

              }

              task_tp.putq(mb);

         }

         return 0;

     }

}

Task_Worker.h

 

#ifndef __TASK_WORKER_H_

#define __TASK_WORKER_H_

#include "ace/Task.h"

#include "ace/Synch.h"

#include "ace/Message_Block.h"

namespace ACE_Server

{

     class Task_Worker: public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>

     {

     public:

         virtual int svc(void);

     private:

         void process_task(ACE_Message_Block *mb);

     };

}

#endif

Task_Worker.cpp

 

#include "ace/OS.h"

#include "ace/Message_Block.h"

#include "Task_Worker.h"

namespace ACE_Server

{

     int Task_Worker::svc(void)

     {

         while(1)

         {

              ACE_Message_Block *mb = NULL;

              if(this->getq(mb) == -1)

              {

                   continue;

              }

              process_task(mb);

         }

         return 0;

     }

     void Task_Worker::process_task(ACE_Message_Block *mb)

     {

         //进行数据处理,数据的起始地址为mb->rd_ptr(),长度为mb->length()

         ACE_DEBUG((LM_DEBUG, ACE_TEXT("(%t) Processing task: %s length %d"n"), mb->rd_ptr(), mb->length()));

         ACE_OS::sleep(3); //模拟数据处理过程

         mb->release();

     }

}

2． 客户端：应用程序将需要发送的若干消息放入一个消息队列，然后激活一个线程来发送所有消息到服务器端。

客户端代码如下：（共4个文件）

ACE_Client.cpp

 

#include "Client.h"

using namespace ACE_Client;

int main(int argc, char *argv[])

{

     Client client("localhost"); //服务器的IP地址或者服务器名称

     for(int i = 0; i < 5; i++)

     {

         char *task1 = "Is it a good day?";   //第1个task的数据

         size_t task1_len = 18; //第1个task的数据长度

         char *task1_t;     //无需修改

         ACE_NEW_RETURN(task1_t, char[task1_len + 4], -1); //无需修改

         client.put_task(task1_t, task1, task1_len);    //无需修改

         char *task2 = "Yeah, it really is."; //第2个task的数据

         size_t task2_len = 20; //第2个task的数据长度

         char *task2_t;     //无需修改

         ACE_NEW_RETURN(task2_t, char[task2_len + 4], -1); //无需修改

         client.put_task(task2_t, task2, task2_len);    //无需修改

         client.send_tasks();   //将上面的task全部发到服务器

         delete [] task1_t; //释放task1的内存

         delete [] task2_t; //释放task2的内存

     }

     return 0;

}

Constants.h

 

#ifndef __CONSTANTS_H_

#define __CONSTANTS_H_

#include "ace/Time_Value.h"

namespace ACE_Client

{

     static const size_t BUFFER_SIZE = 4096;   //数据缓冲区大小

     static const size_t SERVER_PORT_NUM = 10101;   //服务器的通信端口号

     static const ACE_Time_Value TIME_INTERVAL(0, 1000000); //两次数据发送之间的时间间隔(0 s + 1000000 us = 1 s)

}

#endif

Client.h

 

#ifndef __CLIENT_H_

#define __CLIENT_H_

#include "ace/Task.h"

#include "ace/INET_Addr.h"

#include "ace/Synch.h"

namespace ACE_Client

{

     class Client: public ACE_Task<ACE_NULL_SYNCH>

     {

     public:

         Client(char *server);

         virtual int svc(void);

         char *put_task(char *msg_t, char *msg_s, size_t msg_len);

         void send_tasks(void);

     private:

         ACE_INET_Addr addr;

     };

}

#endif

Client.cpp

 

#include "ace/OS.h"

#include "ace/SOCK_Stream.h"

#include "ace/SOCK_Connector.h"

#include "ace/Message_Block.h"

#include "ace/Thread_Manager.h"

#include "ace/INET_Addr.h"

#include "Constants.h"

#include "Client.h"

namespace ACE_Client

{

     Client::Client(char *server)

     {

         addr = ACE_INET_Addr(SERVER_PORT_NUM, server);

     }

     int Client::svc(void)

     {

         ACE_SOCK_Stream stream;

         ACE_SOCK_Connector connector;

         if(connector.connect(stream, addr) < 0)

         {

              return -1;

         }

         else

         {

              while(1)

              {

                   ACE_Message_Block *mb = NULL;

                   if(this->getq(mb) == -1)

                   {

                       break;

                   }

                   ACE_DEBUG((LM_DEBUG, ACE_TEXT("(%t) Sending %s"n"), &(mb->rd_ptr()[4])));

                   stream.send_n(mb->rd_ptr(), mb->length());

                   mb->release();

                   ACE_OS::sleep(TIME_INTERVAL);

              }

         }

         stream.close();

          return 0;

     }

     char *Client::put_task(char *msg_t, char *msg_s, size_t msg_len)

     {

         for(int i = 0; i < 4; i++)

         {

              msg_t[i] = (char)((msg_len >> (8 * i)) & 0xff);

         }

         ACE_OS::memcpy(&msg_t[4], msg_s, msg_len);

         ACE_Message_Block *mb = NULL;

         ACE_NEW_RETURN(mb, ACE_Message_Block(msg_len + 4, ACE_Message_Block::MB_DATA, 0, msg_t), 0);

         mb->wr_ptr(msg_len + 4);

         this->putq(mb);

         return msg_t;

     }

     void Client::send_tasks(void)

     {

         this->activate();

         ACE_Thread_Manager::instance()->wait();

     }

}

全部完毕，希望大家能够喜欢：）