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引言

在网络编程中，服务器端程序需要能够监听客户端的连接请求并进行处理。Acceptor类在这个过程中扮演着至关重要的角色，它负责创建监听套接字、绑定地址、开始监听以及处理新的连接请求。在本文中，我们将详细剖析手写 muduo 网络库中的Acceptor类，探讨其实现原理和工作流程。

整体功能概述

Acceptor类的主要功能是在指定的地址和端口上监听客户端的连接请求，并在有新的连接到来时调用相应的回调函数进行处理。它封装了套接字的创建、绑定、监听以及接受连接等操作，使得上层代码可以更方便地处理网络连接。

代码结构分析

头文件Acceptor.h

#pragma once#include "NonCopyable.h"
#include "Socket.h"
#include "Channel.h"#include <functional>class EventLoop;
class InetAddress;class Acceptor : NonCopyable
{
public:using NewConnectionCallback = std::function<void(int sockfd, const InetAddress &)>;Acceptor(EventLoop *loop, const InetAddress &listenAddr, bool reuseport);~Acceptor();void setNewConnectionCallback(const NewConnectionCallback &cb) { NewConnectionCallback_ = cb; }bool listenning() const { return listenning_; }void listen();private:void handleRead();EventLoop *loop_;Socket acceptSocket_;Channel acceptChannel_;NewConnectionCallback NewConnectionCallback_;bool listenning_;
};

代码解释

1. 类型定义：
   • NewConnectionCallback：这是一个函数对象类型，用于处理新的连接。当有新的客户端连接到来时，会调用这个回调函数，并传递新连接的套接字描述符和客户端地址。
2. 构造函数：
   • Acceptor(EventLoop *loop, const InetAddress &listenAddr, bool reuseport)：接受一个EventLoop指针、一个InetAddress对象和一个布尔值reuseport作为参数。EventLoop用于事件循环，InetAddress表示监听的地址和端口，reuseport用于设置是否重用端口。
3. 析构函数：
   • ~Acceptor()：负责清理资源，如禁用Channel的所有事件并移除Channel。
4. 成员函数：
   • setNewConnectionCallback：用于设置新连接的回调函数。
   • listenning：返回当前是否正在监听。
   • listen：开始监听客户端的连接请求。
5. 私有成员函数：
   • handleRead：处理读事件，当有新的连接到来时会触发该函数。
6. 私有成员变量：
   • loop_：指向EventLoop的指针。
   • acceptSocket_：用于监听的套接字对象。
   • acceptChannel_：用于处理套接字事件的Channel对象。
   • NewConnectionCallback_：新连接的回调函数。
   • listenning_：表示当前是否正在监听的布尔值。

源文件Acceptor.cpp

#include "Acceptor.h"
#include "LogStream.h"
#include "InetAddress.h"#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>static int createNonblocking()
{int sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC, IPPROTO_TCP);if (sockfd < 0){LOG_ERROR << "listen socket create err: " << errno;exit(-1);}return sockfd;
}Acceptor::Acceptor(EventLoop *loop, const InetAddress &listenAddr, bool reuseport): loop_(loop), acceptSocket_(createNonblocking()), acceptChannel_(loop, acceptSocket_.fd()), listenning_(false)
{acceptSocket_.setReuseAddr(true);acceptSocket_.setReusePort(true);acceptSocket_.bindAddress(listenAddr);acceptChannel_.setReadCallback(std::bind(&Acceptor::handleRead, this));
}Acceptor::~Acceptor()
{acceptChannel_.disableAll();acceptChannel_.remove();
}void Acceptor::listen()
{listenning_ = true;acceptSocket_.listen();acceptChannel_.enableReading();
}void Acceptor::handleRead()
{InetAddress peerAddr;int connfd = acceptSocket_.accept(&peerAddr);if (connfd >= 0){if (NewConnectionCallback_){NewConnectionCallback_(connfd, peerAddr);}else{::close(connfd);}}else{LOG_ERROR << "accept err: " << errno;if (errno == EMFILE){LOG_ERROR << "sockfd reached limit ";}}
}

代码解释

1. 辅助函数createNonblocking：
   • 该函数用于创建一个非阻塞的套接字。使用::socket函数创建一个AF_INET类型的流式套接字，并设置为非阻塞和CLOEXEC模式。如果创建失败，会输出错误日志并退出程序。
2. 构造函数Acceptor::Acceptor：
   • 调用createNonblocking函数创建一个非阻塞的套接字。
   • 设置套接字的地址重用和端口重用选项。
   • 将套接字绑定到指定的地址和端口。
   • 为acceptChannel_设置读事件的回调函数，当有新的连接到来时会调用handleRead函数。
3. 析构函数Acceptor::~Acceptor：
   • 禁用acceptChannel_的所有事件，并从EventLoop中移除acceptChannel_。
4. 成员函数Acceptor::listen：
   • 将listenning_标志设置为true，表示开始监听。
   • 调用acceptSocket_.listen()开始监听客户端的连接请求。
   • 启用acceptChannel_的读事件，以便在有新的连接到来时触发handleRead函数。
5. 成员函数Acceptor::handleRead：
   • 调用acceptSocket_.accept函数接受新的连接，并获取客户端的地址。
   • 如果接受连接成功，且设置了新连接的回调函数，则调用该回调函数处理新连接；否则，关闭新连接的套接字。
   • 如果接受连接失败，输出错误日志，并在errno为EMFILE时提示套接字描述符达到上限。

工作流程总结

1. 创建Acceptor对象：在服务器启动时，创建一个Acceptor对象，并传入EventLoop指针、监听地址和端口信息。
2. 设置回调函数：调用setNewConnectionCallback函数设置新连接的回调函数。
3. 开始监听：调用listen函数开始监听客户端的连接请求。
4. 处理新连接：当有新的连接到来时，acceptChannel_会触发读事件，调用handleRead函数。在handleRead函数中，接受新的连接，并调用预先设置的回调函数处理新连接。

总结

Acceptor类通过封装套接字的创建、绑定、监听和接受连接等操作，为上层代码提供了一个简单易用的接口来处理客户端的连接请求。通过使用EventLoop和Channel，可以实现高效的事件驱动的网络编程。在实际应用中，我们可以根据需要修改NewConnectionCallback函数，以实现不同的业务逻辑。

希望本文对你理解Acceptor类的实现原理和工作流程有所帮助。在后续的文章中，我们将继续深入探讨手写 muduo 网络库的其他部分。