muduo网络库——Buffer类的设计与使用

我就是我 2022-05-04 13:56 341阅读 0赞

**muduo Buffer设计要点**：  
1.一块连续的内存(char \*p, int len)。

2.size()可以自动增长，以适应不同大小的消息。

3.内部以std::vector<char>来保存数据，并提供相应的访问函数。

Buffer像一个queue,从末尾写入数据，从头部读出数据。

TcpConnection会有两个Buffer成员：input buffer, output buffer

1.input buffer, TcpConnection会从socket读取数据，然后写入input buffer (用Buffer::readFd()完成);客户代码从input buffer读取数据。

2.output buffer, 客户代码会把数据写入output buffer( 用TcpConnection::send()完成);TcpConnection从output buffer读取数据并写入socket。

**Buffer的数据结构**

Buffer的内部是一个std::vector<char>，有两个成员指向该vector中的元素。如图所示：

![70][]

两个index把vector的内容分为三块：**prependable**, **readable**, **writable**。

各块大小：

prependable = readIndex

readable = writeIndex - readIndex

writable = size() - writeIndex

muduo Buffer 里有两个常数kCheapPrepend 和 kInitialSize,定义了prependable的初始大小和writable的初始大小,readable初始大小为0。初始化之后Buffer数据结构如图：

![70 1][]

**Buffer的操作**

**基本的read-write cycle**

1.初始化之后向Buffer写入了200字节，那么布局如图：

![70 2][]

2.如果Buffer read() & retrieve() (读入) 了 50字节，结果如图：

![70 3][]

3.然后写入200字节，writeIndex向后移动200字节，如图：

![70 4][]

4.接下来，一次性读入350字节，由于数据全部读完了，readIndex和writeIndex返回原位以备新一轮使用：

![70 5][]

以上过程看作发送方发送了两条消息，长度分别为50和350字节，接收方分两次收到数据，每次200字节，然后进行分包。

**自动增长**

muduo Buffer不是固定长度的，可以自动增长。

![70 6][]

此时写入1000字节，buffer自动增长以容纳全部数据。

![70 7][]

由于vector重新分配了内存，原来指向其元素的指针会失效。readIndex返回到了前面。

**size()与capacity()**

使用vector的另一个好处是它的capacity()机制减少了内存分配的次数。

vector的capacity()以指数方式增长。

比如经过第一次增长，size()刚好满足写入的需求，如图：

![70 8][]

但此时vector的capacity()已经大于size()，在接下来写入capacity()-size()字节的数据时，都不会重新分配内存。

![70 9][]

**内部腾挪**

若经过多次读写，readIndex移到了比较靠后的位置，留下了巨大的prependable空间,如图：

![70 10][]

这时候想写入300字节，但writable只有200字节。muduo Buffer在这种情况下不会重新分配内存，而是把先有的数据移到前面去，腾出writable空间：

![70 11][]

这样就就可以写入300字节了。

**前方添加**

提供prependable空间，让程序能以很低的代价在数据前面添加几个字节。

比如程序以固定的4个字节表示消息的长度，要序列化一个消息，但是不知道有多长，那么可以一直append()直到序列化完成（如图写入了200字节）。

![70 12][]

然后再在序列化数据的前面添加消息的长度(把200这个数prepend到首部)：

![70 13][]

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