zoukankan      html  css  js  c++  java
  • ACE_Message_Block实现浅析

    ACE_Message_Block实现浅析
    1. 概述
    ACE_Message_Block是ACE中很重要的一个类,和ACE框架中的重要模式的实现 如ACE_Reactor, ACE_Proactor, ACE_Stream, ACE_Task都有紧密的联系.

    换个角度看,ACE_Message_Block实际上已经是这些实现中的重要组成部分.抛开和框架的配合不谈, ACE_Message_Block本身也相当有用,功能强大,用途广泛.ACE_Message_Block的实现中使用了很多技巧和模式,代表性的有GOF的composite模式.这让它在处理数据特别是网络数据时会很方便.而且, 在多线程开发中,它也可以充当线程之间传递的消息.

    2. ACE_Message_Block的特点
    ACE_Message_Block有几个重要特性:

    1. ACE_Message_Block内部采用ACE_Data_Block来间接管理实际数据, 减轻了其它功能与实际内存管理之间的耦合.

    2. ACE_Message_Block采用了引用计数, 可以灵活高效的共享数据, 并降低了内存拷贝带来的额外开销.

    实际上, ACE_Message_Block本身并没有reference count, 而是间接的由ACE_Data_Block来提供.

    3. 允许多条消息连接起来,形成一个单向链表, 从而支持复合消息Composite模式).

    由此,ACE_Message_Block提供了cont()方法.

    4. 允许将多条消息连接起来,形成一个双链表. 为ACE_Message_Queue的实现提供了支持.

    由此,ACE_Message_Block提供next()和prev()方法.

    5. 集成将同步策略和内存管理策略, 使得无需修改底层代码就能改变ACE_Message_Block的运行特征.


    下面是自己总结的, 一开始总是混淆和迷惑的地方, 需要注意:

    6. 3)4)特性实际上是正交的, 不存在交叉和冲突. 单链表实现复合消息, 双链表实现消息队列; 前者重内部, 后者重外部. 换个角度来说, 就是消息队列中的消息可以是复合消息.

    7. ACE_Message_Block对内存空间的管理采用“谁申请谁释放”的策略.

    在控制权转移时, 需要特别注意这一点.(空间的所有权可能会随size()方法的调用而转移)在使用外部的缓冲区构造ACE_Message_Block或者初始化时,需要特别注意.

    3. ACE_Message_Block的数据管理
    前面已经说明, 处于减少耦合的原因,ACE_Message_Block并不直接管理实际数据,而是委托ACE_Data_Block进行管理.因此, 对ACE_Data_Block的很多函数都有包裹调用:如base(), end(), mark()等等.

    虽然ACE_Data_Block的管理很高效,但是,总体来说ACE_Data_Block并不关注”数据的有效性”.ACE_Data_Block只是简单的对空间进行管理, 提供起始地址.就像一个普通buffer.

    ACE_Message_Block弥补了ACE_Data_Block的不足, 提供了读指针和写指针(内部实现为游标). 这样,用户可以方便的进行连续读写,代表性的例子是ACE_Message_Block的copy()方法.也为多个ACE_Message_Block复用相同的ACE_Data_Block提供了良好的支持.


    ACE_Data_Block有两种方式获取空间:

    1) 自行申请空间

    2) 使用用户提供的空间

    如果没有设定DONT_DELETE标志, ACE_Data_Block还能自动替用户来释放所管理的空间.

    当使用栈上的缓冲区初始ACE_Data_Block时,要特别注意保证缓冲区的有效性,防止ACE_Data_Block使用无效指针.

    4. ACE_Message_Block的构造和初始化
    ACE_Message_Block提供了7个构造函数和3个初始化函数, 在实现中, 这些函数都不过是内部函数

    init_i()函数的一个包裹.

    4.1 init_i()的参数
    init_i的参数有11个,不过大部分构造函数中调用时都设定了默认值.

    int init_i (size_t size,
    ACE_Message_Type type,
    ACE_Message_Block *cont,
    const char *data,
    ACE_Allocator *allocator_strategy,
    ACE_Lock *locking_strategy,
    Message_Flags flags,
    unsigned long priority,
    const ACE_Time_Value &execution_time,
    const ACE_Time_Value &deadline_time,
    ACE_Data_Block *db,
    ACE_Allocator *data_block_allocator,
    ACE_Allocator *message_block_allocator);

    参数

    类型

    用途说明

    size

    size_t

    数据空间大小

    type

    ACE_Message_Type

    消息类型

    cont

    ACE_Message_Block *

    挂接其它MB以成为复合消息

    data

    const char *

    data!=0 表示使用外部提供的空间
    data==0 表示由ACE_Message_Block来分配所需空间

    allocator_strategy

    ACE_Allocator *

    申请空间时, 使用的内存分配策略.

    data==0时使用.

    默认值ACE_Allocator::instance()

    locking_strategy

    ACE_Lock *

    多线程下的安全策略

    Message_Flags

    flags

    MB属性,用于判断是否要释放内部的ACE_Data_Block

    当data!=0时,默认设置为DONT_DELETE

    priority

    unsigned long

    优先级,默认为0

    excute_time

    const ACE_Time_Value&

    暂不使用

    deadline_time

    const ACE_Time_Value&

    暂不使用

    db

    ACE_Data_Block *

    使用外部提供的

    data_block_allocator

    ACE_Allocator *

    ACE_Data_Block的分配策略. db==0时使用

    默认值ACE_Allocator::instance()

    message_block_allocator

    ACE_Allocator *

    ACE_Message_Block的分配策略.

    默认值ACE_Allocator::instance()

    默认的ACE_Allocator::instance()返回ACE_New_Allocator类型的策略.

    4.2 init_i()的实现
    实现动作很简单, 主要是旧data_block的释放和再申请,至于用户要求的size大小的空间,则交由ACE_Data_Block去具体负责.


    {
    this->rd_ptr_ = 0;
    this->wr_ptr_ = 0;
    this->priority_ = priority;
    this->cont_ = msg_cont;
    this->next_ = 0;
    this->prev_ = 0;
    this->message_block_allocator_ = message_block_allocator;

    if (this->data_block_ != 0)
    {
    this->data_block_->release ();
    this->data_block_ = 0;
    }

    if (db == 0)
    {
    if (data_block_allocator == 0)
    ACE_ALLOCATOR_RETURN (data_block_allocator, , ACE_Allocator::instance (), -1);

    ACE_TIMEPROBE (ACE_MESSAGE_BLOCK_INIT_I_DB_ALLOC);

    ACE_NEW_MALLOC_RETURN (db,
    static_cast<ACE_Data_Block *> ( data_block_allocator->malloc (sizeof (ACE_Data_Block))),
    ACE_Data_Block (size,
    msg_type,
    msg_data,
    allocator_strategy,
    locking_strategy,
    flags,
    data_block_allocator),
    -1);

    ACE_TIMEPROBE (ACE_MESSAGE_BLOCK_INIT_I_DB_CTOR);

    if (db != 0 && db->size () < size)
    {
    db->ACE_Data_Block::~ACE_Data_Block();
    data_block_allocator->free (db);
    errno = ENOMEM;
    return -1;
    }
    }

    this->data_block (db);
    return 0;
    }

    5. ACE_Message_Block的析构和释放
    ACE_Message_Block的在析构之外还单独具备了一个release()函数,各有用途,不能相互替代.

    1) ACE_Message_Block的析构函数不关心单向链(复合消息)的处理,只是把自己本身清理干净.

    2) release()是个递归函数, 它会通过cont()访问所有链接的ACE_Message_Block, 依次对其进行清理,然后最后清理自己本身.清理的方式是ACE_DES_FREE,类似于delete this,但不完全一样.

    3) 还有一个静态的releas(ACE_Message_Block*)函数,功能是一样的

    由此也可以看出,在栈上生成的ACE_Message_Block,千万不能调用release(),否则会发生所谓的”fall off the stack”.

    ACE的注释:


    * release() is designed to release the continuation chain; the
    * destructor is not. If we make the destructor release the
    * continuation chain by calling release() or delete on the message
    * blocks in the continuation chain, the following code will not
    * work since the message block in the continuation chain is not off
    * the heap:
    *
    * ACE_Message_Block mb1 (1024);
    * ACE_Message_Block mb2 (1024);
    *
    * mb1.cont (&mb2);
    *
    * And hence, call release() on a dynamically allocated message
    * block. This will release all the message blocks in the
    * continuation chain. If you call delete or let the message block
    * fall off the stack, cleanup of the message blocks in the
    * continuation chain becomes the responsibility of the user.

    所以如果一定要在栈上生成ACE_Message_Block,那么只能自己手动的清理内部的单向链了.
    5.1 析构函数

    析构函数很简单,主要是内部data_block的清理,注意是调用data_block()->release()

    ,因为ACE_Data_Block使用了引用计数.

    ACE_Message_Block::~ACE_Message_Block (void)
    {
    ACE_TRACE ("ACE_Message_Block::~ACE_Message_Block");
    if (ACE_BIT_DISABLED (this->flags_, ACE_Message_Block::DONT_DELETE) && this->data_block ())
    this->data_block ()->release ();

    this->prev_ = 0;
    this->next_ = 0;
    }

    5.2 release()函数

    ACE_Message_Block::release (void)
    {
    destroy_dblock = this->release_i (0);
    if (destroy_dblock != 0)
    {
    ACE_Allocator *allocator = tmp->data_block_allocator ();
    ACE_DES_FREE (tmp,
    allocator->free,
    ACE_Data_Block);
    }

    return 0;
    }


    这里省略了大部分线程策略处理,只保留了关键代码,可以看出,核心是release_i()函数.

    int ACE_Message_Block::release_i (ACE_Lock *lock)
    {
    // Free up all the continuation messages.
    if (this->cont_)
    {
    ACE_Message_Block *mb = this->cont_;
    ACE_Message_Block *tmp = 0;

    do
    {
    tmp = mb;
    mb = mb->cont_;
    tmp->cont_ = 0;

    ACE_Data_Block *db = tmp->data_block ();
    if (tmp->release_i (lock) != 0)
    {
    ACE_Allocator *allocator = db->data_block_allocator ();
    ACE_DES_FREE (db,
    allocator->free,
    ACE_Data_Block);
    }
    }
    while (mb);

    this->cont_ = 0;
    }

    int result = 0;

    if (ACE_BIT_DISABLED (this->flags_,
    ACE_Message_Block::DONT_DELETE) &&
    this->data_block ())
    {
    if (this->data_block ()->release_no_delete (lock) == 0)
    result = 1;
    this->data_block_ = 0;
    }

    if (this->message_block_allocator_ == 0)
    delete this;
    else
    {
    ACE_Allocator *allocator = this->message_block_allocator_;
    ACE_DES_FREE (this,
    allocator->free,
    ACE_Message_Block);
    }

    return result;
    }


    处理也很清晰, 基本递归处理完所有的单链MB
    6. ACE_Message_Block中容易混淆的几个函数
    ACE_Message_Block中有多个获取大小或者长度的函数,容易混淆.
    下图是根据ACE_Message_Block(实际是ACE_Data_Block)空间的处理状况所绘,能比较清晰的反应出它们的异同.
    需要注意,为了表现出多样性,下图是wr_ptr(),rd_ptr(),size()都调用过之后的情景.

    红色表示是ACE_Message_Block独有的函数, 其余则ACE_Message_Block和ACE_Data_Block均有.
    矩形纸上函数的返回值均为指针类型,之下的返回值均为size_t类型.

    函数

    说明

    length()

    有效数据的长度

    == wr_ptr() – rd_ptr()

    size()

    全部可用空间的长度,如果没有size()而变小,则等同capacity()

    == mark() – base()

    space()

    剩余可用空间的长度

    <= size() - length(),因为不含rd_ptr()移动过的空间

    == mark() – wr_ptr()

    capacity()

    最大空间的长度(ACE_Message_Block构造或初始化时所用参数值)

    == end() – base()

    total_length()

    复合消息(ACE_Message_Block内单向链 cont())的总长度

    total_size()

    复合消息(ACE_Message_Block内单向链 cont())的总大小

    total_capacity()

    复合消息(ACE_Message_Block内单向链 cont())的总空间大小

    7. ACE_Message_Block常用函数简介
    7.1 duplicate()
    duplicate()浅拷贝函数,公用一个内部的ACE_Data_Block
    ACE_Message_Block::duplicate() 与 ACE_Data_Block.duplicate()的实现是不同的.
    ACE_Data_Block::duplicate()简单的只是将自身的reference加+1, 然后返回自身(this)
    ACE_Message_Block:duplicate()则将自身copy了一份, 然后将自身的状态值赋给拷贝,注意它们公用同一个data_block.而且ACE_Message_Block::duplicate()支持复合消息,它会检查内部单向链,来依次调用其duplicate().

    这里ACE_Data_Block::duplicate()的函数行为很怪异,以后就能看出它怪异行为的影响.说实话,这个地方如此设计我很不理解,因为ACE_Data_Block本身其实已经有reference了.

    7.2 clone()
    ACE_Message_Block::clone()深拷贝, 不但拷贝自身,内部的ACE_Data_Block也一并拷贝了,并且支持复合消息.

    7.3 size()
    ACE_Data_Block.size(size_t len)函数, 动态的变化ACE_Data_Block持有的空间.
    ACE_Message_Block.size(size_t len)函数是ACE_Data_Block.size(size_t len)的简单包裹.
    如果len比现有的尺寸小, 简单的cur_size_ = length;
    如果len比现有的尺寸大, 会申请新的空间并拷贝原所有数据.

    注意! 这里可能会发生空间控制权的转换! 即标志位DONT_DELETE的变化.若原ACE_Data_Block使用托管空间, 则此时会更替为自己申请的空间,从而拥有了控制权, 所以此时要注意原有空间的管理.
    对ACE_Message_Block和ACE_Data_Block, 除非主动调用size(), 否则它们不会自动申请和扩大空间.

    7.4 其它函数
    ACE_Message_Block::crunch() 将现有数据移动到现有的缓冲的开始.

    ACE_Message_Block::reset()将现有读写指针赋为初始值(ACE_Data_Block.base())

    ACE_Message_Block::base()是对ACE_Data_Block.base()的简单包裹

    8. 需要注意的地方
    8.1 注意点1
    1)ACE_Message_Block的构造函数中,如果data为NULL, 则ACE_Message_Block会为其自动分配空间. 但如data非NULL,则ACE_Message_Block会直接引用data指向的空间, 并不会进行新的空间分配和拷贝.

    所以需要特别注意, 在ACE_Message_Block的实例没有销毁之前,不能释放data指向的空间.

    2)虽然ACE_Message_Block会根据size的值来更改自己的size(),但wr_ptr不会根据data的长度进行设置, 造成length()的返回为0.

    需要特别注意, 当构造一个ACE_Message_Block实例后, 随之需要追加数据时,必须设置wr_ptr的值,否则原有数据将会被覆写.

    此时的含义是: ACE_Message_Block代管了data缓冲区,但不负责缓冲区的空间管理(因为也不是由它申请的).

    8.2 注意点2
    默认定义的flag: enum { DONT_DELETE = 01, USER_FLAGS = 0x1000 }

    1) set_flags()、clr_flags()是对ACE_Message_Block中的数据指针(ACE_Data_Block*)进行设置.

    2) set_self_flags(),clr_self_flags()是对ACE_Message_Block本身进行设置.

    8.3 注意点3
    ACE_Message_Block::copy(const char* buf) 函数将字符串copy到ACE_Message_Block, 如果内在空间不足, 将会返回-1.

    需要特别注意, copy的数据将包括末尾的0, 也就是copy的数据长度为strlen(buf)+1.

    而且, 会自动进行wr_ptr()的设置

    9. ACE_Data_Block的思考
    ACE_Data_Block的析构函数是释放持有空间base_的惟一路径(size()的情况不讨论).

    ACE_Data_Block中通过duplicate()递增引用计数. ACE_Data_Block中通过release()递减引用计数, 当引用计数为0时,先调用ACE_Data_Block析构函数,然后释放ACE_Data_Block自身.
    注意, ACE_Data_Block的构造和析构函数都不知道引用计数的存在. 在构造函数中, 只是设置了初始值1.

    ACE_Data_Block一个很奇怪的地方就是ACE_Data_Block::duplicate()的实现, 并没有创建新的拷贝, 而仅仅是返回了自身(return this). 这中实现方式带来了很多奇怪的问题.如下面的2,3.
    release()-> release_no_delete()->release_i()->~ACE_Data_Block()

    如果在Stack上构造ACE_Data_Block,那么不能使用release()函数, 因为release()函数会试图删除this

    如果在stack上构造ACE_Data_Block, 那么不能使用duplicate()函数, 因为duplicate()返回的是this指针, 栈中的ACE_Data_Block析构后会导致问题.

    如果在heap上构造ACE_Data_Block,那么尽量使用release()来替代delete, 如果存在因为析构并不处理reference count, delete时不考虑其它会导致指针悬空.

  • 相关阅读:
    基于 OAI 部署私有的 4G EPS
    Ubuntu Snap 简述
    OAI SDR LTE 基站部署
    企业文化二三谈
    OpenStack 的 SR-IOV 虚拟机热迁移
    在 ThinkPad E470 上安装 Ubuntu 16.04 无线网卡驱动
    读写可编程 SIM/USIM 卡
    4G LTE/EPC UE 的附着与去附着
    4G EPS 的网络协议栈
    Java- 类型转换
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/wangyonglong/p/5178496.html
Copyright © 2011-2022 走看看