一、可擴展性和多線程

基于 Boost.Asio 之類的庫開發(fā)程序與通常的 C++ 風格不同。可能需要更長時間才能返回的函數(shù)不再按順序調(diào)用。 Boost.Asio 不調(diào)用阻塞函數(shù)，而是啟動異步操作。操作完成后應(yīng)該調(diào)用的函數(shù)現(xiàn)在在相應(yīng)的處理程序中調(diào)用。這種方法的缺點是順序執(zhí)行函數(shù)的物理分離，這會使代碼更難理解。

諸如 Boost.Asio 之類的庫通常用于實現(xiàn)更高的效率。無需等待操作完成，程序可以在其間執(zhí)行其他任務(wù)。因此，可以啟動多個同時執(zhí)行的異步操作——請記住，異步操作通常用于訪問進程之外的資源。由于這些資源可以是不同的設(shè)備，它們可以獨立工作并同時執(zhí)行操作。

可擴展性描述了程序有效地從額外資源中受益的能力。借助 Boost.Asio，可以從外部設(shè)備同時執(zhí)行操作的能力中受益。如果使用線程，則可以在可用的 CPU 內(nèi)核上同時執(zhí)行多個功能。 Boost.Asio 的線程提高了可伸縮性，因為您的程序可以利用內(nèi)部和外部設(shè)備，這些設(shè)備可以獨立執(zhí)行操作或相互協(xié)作執(zhí)行操作。

如果在 boost::asio::io_service 類型的對象上調(diào)用成員函數(shù) run()，則在同一線程中調(diào)用關(guān)聯(lián)的處理程序。通過使用多個線程，程序可以多次調(diào)用 run()。一旦異步操作完成，I/O 服務(wù)對象將在這些線程之一中執(zhí)行處理程序。如果第二個操作在第一個操作之后不久完成，則 I/O 服務(wù)對象可以在不同的線程中執(zhí)行處理程序?，F(xiàn)在，不僅進程外的操作可以并發(fā)執(zhí)行，進程內(nèi)的處理程序也可以并發(fā)執(zhí)行。

二、線程示例

示例 32.3。 I/O 服務(wù)對象的兩個線程同時執(zhí)行處理程序

#include <boost/asio/io_service.hpp>
#include <boost/asio/steady_timer.hpp>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <iostream>
using namespace boost::asio;
int main()
{
  io_service ioservice;
  steady_timer timer1{ioservice, std::chrono::seconds{3}};
  timer1.async_wait([](const boost::system::error_code &ec)
    { std::cout << "3 sec\n"; });
  steady_timer timer2{ioservice, std::chrono::seconds{3}};
  timer2.async_wait([](const boost::system::error_code &ec)
    { std::cout << "3 sec\n"; });
  std::thread thread1{[&ioservice](){ ioservice.run(); }};
  std::thread thread2{[&ioservice](){ ioservice.run(); }};
  thread1.join();
  thread2.join();
}

前面的示例已在示例 32.3 中轉(zhuǎn)換為多線程程序。使用 std::thread，在 main() 中創(chuàng)建了兩個線程。在每個線程中的唯一 I/O 服務(wù)對象上調(diào)用 run()。這使得 I/O 服務(wù)對象可以在異步操作完成時使用兩個線程來執(zhí)行處理程序。

在示例 32.3 中，兩個鬧鐘都應(yīng)在三秒后響起。因為有兩個線程可用，所以兩個 lambda 函數(shù)可以同時執(zhí)行。如果在執(zhí)行第一個鬧鐘的處理程序時第二個鬧鐘響起，則可以在第二個線程中執(zhí)行該處理程序。如果第一個鬧鐘的handler已經(jīng)返回，I/O服務(wù)對象可以使用任意線程執(zhí)行第二個handler。

當然，使用線程并不總是有意義的。示例 32.3 可能不會將消息按順序?qū)懭霕藴瘦敵隽?。相反，它們可能會混淆。兩個處理程序可能同時在兩個線程中運行，共享全局資源 std::cout。為避免中斷，需要同步對 std::cout 的訪問。如果處理程序不能同時執(zhí)行，線程的優(yōu)勢就喪失了。

示例 32.4。兩個 I/O 服務(wù)對象各有一個線程并發(fā)執(zhí)行處理程序

#include <boost/asio/io_service.hpp>
#include <boost/asio/steady_timer.hpp>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <iostream>
using namespace boost::asio;
int main()
{
  io_service ioservice1;
  io_service ioservice2;
  steady_timer timer1{ioservice1, std::chrono::seconds{3}};
  timer1.async_wait([](const boost::system::error_code &ec)
    { std::cout << "3 sec\n"; });
  steady_timer timer2{ioservice2, std::chrono::seconds{3}};
  timer2.async_wait([](const boost::system::error_code &ec)
    { std::cout << "3 sec\n"; });
  std::thread thread1{[&ioservice1](){ ioservice1.run(); }};
  std::thread thread2{[&ioservice2](){ ioservice2.run(); }};
  thread1.join();
  thread2.join();
}

對單個 I/O 服務(wù)對象重復(fù)調(diào)用 run() 是使基于 Boost.Asio 的程序更具可擴展性的推薦方法。但是，您也可以創(chuàng)建多個 I/O 服務(wù)對象，而不是為一個 I/O 服務(wù)對象提供多個線程。

在示例 32.4 中，兩個 I/O 服務(wù)對象在兩個類型為 boost::asio::steady_timer 的鬧鐘旁邊使用。該程序基于兩個線程，每個線程綁定到另一個 I/O 服務(wù)對象。兩個 I/O 對象 timer1 和 timer2 不再綁定到同一個 I/O 服務(wù)對象。它們綁定到不同的對象。

示例 32.4 的工作方式與之前相同。無法就何時使用多個 I/O 服務(wù)對象提供一般性建議。因為 boost::asio::io_service 代表一個操作系統(tǒng)接口，所以任何決定都取決于特定的接口。

在 Windows 上，boost::asio::io_service 通?；?IOCP，在 Linux 上，它基于 epoll()。擁有多個 I/O 服務(wù)對象意味著將使用多個 I/O 完成端口，或者將多次調(diào)用 epoll()。這是否比僅使用一個 I/O 完成端口或一次調(diào)用 epoll() 更好取決于具體情況。

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