【C/C++服务器开发】事件驱动、事件驱动架构、事件驱动编程及设计模式

2023-05-16

文章目录

    • 一、事件驱动
    • 二、事件驱动编程
      • 事件驱动和异步IO
      • 看图说话讲事件驱动模型
    • 三、C/C++实现事件驱动
    • 四、常用的C/C++事件驱动库

一、事件驱动

首先我们来看看百度百科的介绍。

所谓事件驱动,简单地说就是你点什么按钮(即产生什么事件),电脑执行什么操作(即调用什么函数).当然事件不仅限于用户的操作. 事件驱动的核心自然是事件。从事件角度说,事件驱动程序的基本结构是由一个事件收集器、一个事件发送器和一个事件处理器组成。事件收集器专门负责收集所有事件,包括来自用户的(如鼠标、键盘事件等)、来自硬件的(如时钟事件等)和来自软件的(如操作系统、应用程序本身等)。事件发送器负责将收集器收集到的事件分发到目标对象中。事件处理器做具体的事件响应工作,它往往要到实现阶段才完全确定,因而需要运用虚函数机制(函数名往往取为类似于HandleMsg的一个名字)。对于框架的使用者来说,他们能够看到的是事件处理器。这也是他们所关心的内容。

视图(即我们通常所说的“窗口”)是“事件驱动”应用程序的另一个要元。它是我们所说的事件发送器的目标对象。视图接受事件并能够对其进行处理。当我们将事件发送到具体的视图时,实际上我们完成了一个根本性的变化:从传统的流线型程序结构到事件触发方式的转变。这样应用程序具备相当的柔性,可以应付种种离散的、随机的事件。

由于Windows本身是基于“事件驱动”模型的。因而在Windows操作系统下实现应用程序框架有相当的便利。在事件驱动程序的基本单元中,事件收集器已经由Windows系统完成;事件发送器也已经由Windows完成了部分内容。之所以是部分而非完全是因为Windows是用C语言实现的,而不是C++。由于没有对象,Windows将事件发送到所谓的“窗口函数”中(尽管不是发送到具体的对象,但应该说这是面向对象方式实现的一个变体)。要感谢Windows做了这件事。确定事件的目标所要做的工作的复杂可能要超出我们的想象。

可以看到对于事件驱动来说,最重要的是一个事件收集器、一个事件发送器和一个事件处理器。

二、事件驱动编程

事件驱动和异步IO

通常,我们写服务器处理模型的程序时,有以下几种模型:
(1)每收到一个请求,创建一个新的进程,来处理该请求;
(2)每收到一个请求,创建一个新的线程,来处理该请求;
(3)每收到一个请求,放入一个事件列表,让主进程通过非阻塞I/O方式来处理请求
上面的几种方式,各有千秋,
第(1)中方法,由于创建新的进程的开销比较大,所以,会导致服务器性能比较差,但实现比较简单。
第(2)种方式,由于要涉及到线程的同步,有可能会面临死锁等问题。
第(3)种方式,在写应用程序代码时,逻辑比前面两种都复杂。
综合考虑各方面因素,一般普遍认为第(3)种方式是大多数网络服务器采用的方式

看图说话讲事件驱动模型

在UI编程中,常常要对鼠标点击进行相应,首先如何获得鼠标点击呢?
方式一:创建一个线程,该线程一直循环检测是否有鼠标点击,那么这个方式有以下几个缺点:

在UI编程中,常常要对鼠标点击进行相应,首先如何获得鼠标点击呢?
方式一:创建一个线程,该线程一直循环检测是否有鼠标点击,那么这个方式有以下几个缺点:

  1. CPU资源浪费,可能鼠标点击的频率非常小,但是扫描线程还是会一直循环检测,这会造成很多的CPU资源浪费;如果扫描鼠标点击的接口是阻塞的呢?

  2. 如果是堵塞的,又会出现下面这样的问题,如果我们不但要扫描鼠标点击,还要扫描键盘是否按下,由于扫描鼠标时被堵塞了,那么可能永远不会去扫描键盘;

  3. 如果一个循环需要扫描的设备非常多,这又会引来响应时间的问题;
    所以,该方式是非常不好的。

方式二:就是事件驱动模型
目前大部分的UI编程都是事件驱动模型,如很多UI平台都会提供onClick()事件,这个事件就代表鼠标按下事件。事件驱动模型大体思路如下:

  1. 有一个事件(消息)队列;

  2. 鼠标按下时,往这个队列中增加一个点击事件(消息);

  3. 有个循环,不断从队列取出事件,根据不同的事件,调用不同的函数,如onClick()、onKeyDown()等;

  4. 事件(消息)一般都各自保存各自的处理函数指针,这样,每个消息都有独立的处理函数;

img
事件驱动编程是一种编程范式,这里程序的执行流由外部事件来决定。它的特点是包含一个事件循环,当外部事件发生时使用回调机制来触发相应的处理。另外两种常见的编程范式是(单线程)同步以及多线程编程。

让我们用例子来比较和对比一下单线程、多线程以及事件驱动编程模型。下图展示了随着时间的推移,这三种模式下程序所做的工作。这个程序有3个任务需要完成,每个任务都在等待I/O操作时阻塞自身。阻塞在I/O操作上所花费的时间已经用灰色框标示出来了。

img

在单线程同步模型中,任务按照顺序执行。如果某个任务因为I/O而阻塞,其他所有的任务都必须等待,直到它完成之后它们才能依次执行。这种明确的执行顺序和串行化处理的行为是很容易推断得出的。如果任务之间并没有互相依赖的关系,但仍然需要互相等待的话这就使得程序不必要的降低了运行速度。

在多线程版本中,这3个任务分别在独立的线程中执行。这些线程由操作系统来管理,在多处理器系统上可以并行处理,或者在单处理器系统上交错执行。这使得当某个线程阻塞在某个资源的同时其他线程得以继续执行。与完成类似功能的同步程序相比,这种方式更有效率,但程序员必须写代码来保护共享资源,防止其被多个线程同时访问。多线程程序更加难以推断,因为这类程序不得不通过线程同步机制如锁、可重入函数、线程局部存储或者其他机制来处理线程安全问题,如果实现不当就会导致出现微妙且令人痛不欲生的bug。

在事件驱动版本的程序中,3个任务交错执行,但仍然在一个单独的线程控制中。当处理I/O或者其他昂贵的操作时,注册一个回调到事件循环中,然后当I/O操作完成时继续执行。回调描述了该如何处理某个事件。事件循环轮询所有的事件,当事件到来时将它们分配给等待处理事件的回调函数。这种方式让程序尽可能的得以执行而不需要用到额外的线程。事件驱动型程序比多线程程序更容易推断出行为,因为程序员不需要关心线程安全问题。

当我们面对如下的环境时,事件驱动模型通常是一个好的选择:

程序中有许多任务,而且…
任务之间高度独立(因此它们不需要互相通信,或者等待彼此)而且…
在等待事件到来时,某些任务会阻塞。
当应用程序需要在任务间共享可变的数据时,这也是一个不错的选择,因为这里不需要采用同步处理。

网络应用程序通常都有上述这些特点,这使得它们能够很好的契合事件驱动编程模型。

三、C/C++实现事件驱动

C/C++实现事件驱动,需要了解函数指针和回调等概念。

下面放一下之前写的相关的博客:

C语言注册机制原理及实现

C 语言跳转表的实现及在嵌入式设备中的应用

C语言回调函数详解(全网最全)

当然这些知识语言方面我们需要掌握的特性,要使用事件驱动编程,我们一般会使用事件驱动库。

四、常用的C/C++事件驱动库

因为一般事件驱动,都是针对的网络通信。

下面主要介绍一下libevent、libev、libuv。

Libevent、libev、libuv三个网络库,都是c语言实现的异步事件库Asynchronousevent library)

异步事件库本质上是提供异步事件通知(Asynchronous Event Notification,AEN)的。异步事件通知机制就是根据发生的事件,调用相应的回调函数进行处理。

事件(Event):事件是异步事件通知机制的核心,比如fd事件、超时事件、信号事件、定时器事件。有时候也称事件为事件处理器(EventHandler),这个名称更形象,因为Handler本身表示了包含处理所需数据(或数据的地址)和处理的方法(回调函数),更像是面向对象思想中的称谓。

事件循环(EventLoop):等待并分发事件。事件循环用于管理事件。

对于应用程序来说,这些只是异步事件库提供的API,封装了异步事件库跟操作系统的交互,异步事件库会选择一种操作系统提供的机制来实现某一种事件,比如利用Unix/Linux平台的epoll机制实现网络IO事件,在同时存在多种机制可以利用时,异步事件库会采用最优机制。

技术对比:

1.libevent

C语言跨平台,应用最广泛,历史悠久的跨平台事件库。这是一个用纯C写的开源库,属于一个轻量级的网络中间件。其中用到的基本数据结构也是非常巧妙。展现反应堆模型的基本使用方法。不同的事件对应不容的处理方法。I/O 定时 信号。三种事件的处理单独分开,又通过事件驱动融合在一起。

优先级特性:激活的事件组织在优先级队列中,各类事件默认的优先级是相同的,可以通过设置事件的优先级使其优先被处理。

libevent在windows下支持iocp,但还不完善。

2.libev

设计更简练,性能更好,但因对Windows支持不够好。

优先级特性:激活的事件组织在优先级队列中,各类事件默认的优先级是相同的,可以通过设置事件的优先级使其优先被处理。

3.libuv

libuv是一个支持多平台的异步IO库。它主要是为了node.js而开发的。

优先级特性:没有优先级概念,按照固定的顺序访问各类事件。

因libuv为node.js定向开发,普遍应用性不好,且事件触发不可设定优先级,排除。

4.IOCP

IOCP是windows下IO事件处理的最高效的一种方式,结合OVERLAPPED IO可以实现真正的完全异步IO。不支持跨平台。

5.boost::asio

C++语言跨平台。用bind做回调也并不比虚函数好,看上去灵活了,代价却更高了。不光是运行时的内存和时间代价,编译时间也更长。基于ASIO开发应用,要求程序员熟悉函数对象,函数指针,熟悉boost库中的boost::bind,内存管理控制方面。

asio是一个高性能的网络开发库,Windows下使用IOCP,Linux下使用epoll。

本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

【C/C++服务器开发】事件驱动、事件驱动架构、事件驱动编程及设计模式 的相关文章

  • 【LeetCode刷题日记】[162. 寻找峰值]

    LeetCode刷题日记 162 寻找峰值 题目 峰值元素是指其值严格大于左右相邻值的元素 给你一个整数数组 nums xff0c 找到峰值元素并返回其索引 数组可能包含多个峰值 xff0c 在这种情况下 xff0c 返回 任何一个峰值 所
  • 基于Junit4+Mockito+PowerMock实现Controller+Service的单元测试

    一 导入的依赖 lt test gt lt dependency gt lt groupId gt org mockito lt groupId gt lt artifactId gt mockito core lt artifactId
  • 嵌入式编程之状态机

    文章目录 1 什么是状态机 xff1f 2 状态机编程的优点 1 提高CPU使用效率 2 逻辑完备性 3 程序结构清晰 3 状态机的三种实现方法switch case 法表格驱动法函数指针法小节 摘要 xff1a 不知道大家有没有这样一种感
  • VxWorks几种常用的延时方法

    转载于 xff1a https www vxworks net app 144 time facilities of vxworks 自用 VxWorks系统提供灵活多样的定时器机制 xff0c 有多种接口可以方便地实现延时 xff0c 文
  • 推荐一些嵌入式、C/C++的开源库和项目

    前言 想用代码实现一个功能时 xff0c 我们可以先看看是否有前辈已经实现了该功能 xff0c 并且开源分享在网上 一般我们自己造出来的轮子的可用性基本上是很难和大神们造的轮子相比的 因此多了解一下优秀的开源库的使用 xff0c 可以让我们
  • 对于LSB的理解(位的LSB、模数转换的LSB)

    之前对于LSB的理解 xff1a 最高有效位 xff08 MSB xff09 指二进制中最高值的比特 在16比特的数字音频中 xff0c 其第1个比特便对16bit的字的数值有最大的影响 例如 xff0c 在十进制的15389这一数字中 x
  • C语言跳转语句(break语句,continue语句,goto语句,return语句,跳转函数setjmp和longjmp)

    文章目录 一 前言二 跳转语句1 break 语句2 continue 语句3 goto 语句4 return 语句 三 跳转函数1 C标准库 一 前言 跳转语句 xff08 jump statement xff09 可以中断当前程序的执行
  • C 语言跳转表的实现及在嵌入式设备中的应用

    转载于https cloud tencent com developer article 1797595 跳转表的概念 引用笔者在 Wikipedia 上看到的关于跳转表的概念 xff0c In computer programming a
  • 软件版本控制,软件推荐及使用教程

    文章目录 一 版本控制系统分类1 版本控制系统的概念2 本地版本控制系统 3 集中式版本控制系统 4 分布式版本控制系统 Git 二 版本控制软件使用简明教程1 集中式版本控制系统 SVN2 分布式版本控制系统 把文件添加到版本库 工作区
  • 串口通信库总结

    C 43 43 开源库 Windows和linux下好用的串口通讯API库 serial 在 C 43 43 xff0c 跨平台 xff0c 串口库编写 https github com wjwwood serial boost网络串口通信
  • 【C语言开源库】lw_oopc:轻量级的C语言面向对象编程框架

    文章目录 轻量级的面向对象C语言编程框架LW OOPC介绍摘要s为什么要用面向对象 为什么不直接使用C 43 43 LW OOPC是什么 LW OOPC宏介绍问题描述解决方案方案的可扩展性如何 LW OOPC最佳实践LW OOPC的优点LW
  • Go语言基础语法入门

    一 下载及安装 被河蟹了 xff01 xff01 xff01 二 入门教程 Go 语言结构 在我们开始学习 Go 编程语言的基础构建模块前 xff0c 让我们先来了解 Go 语言最简单程序的结构 Go Hello World 实例 Go 语
  • docker环境安装tomcat

    一 安装tomcat 1 查找tomcat镜像 docker search tomcat 2 安装指定版本的tomcat镜像 docker pull tomcat 9 0 二 启动tomcat镜像 docker run d p 8080 8
  • Go语言并发详解

    文章目录 一 Go语言并发简述 xff08 并发的优势 xff09 进程 线程并发 并行协程 线程Goroutine 介绍channel 二 Go语言goroutine xff08 轻量级线程 xff09 使用普通函数创建 goroutin
  • C/C++ 服务器/后台开发学习路线总结及准备

    文章目录 一 前言二 总结网上的学习路线三 之前的一些相关博客整理 一 前言 最近要新开一个非常重要的系列 xff0c C C 43 43 服务器 后台开发 这个系列将会包括非常多的内容 xff0c 难度也会比之前的系列大很多 xff0c
  • 学了十几种编程语言后,我有哪些感受?

    转一下鱼皮大佬的文章 xff1a https mp weixin qq com s Eier53 flKEtxj yGIQs8A 大家好 xff0c 我是鱼皮 学编程 5 年多了 xff0c 我学过十几种编程语言 xff0c 比如 C C
  • 【C/C++服务器开发】什么是服务器?服务器分类及构建一个简单的服务器系统

    文章目录 一 服务器的定义二 服务器的分类1 外形2 CPU指令集3 用途1 web服务器WEB简介协议WWW简介发展和特点服务器特点工作原理 2 应用服务器定义分类静态动态 概括区别应用服务器和WEB服务器的区别Web型应用程序型 3 文
  • 函数式编程初探及Haskell简介

    诞生50多年之后 xff0c 函数式编程 xff08 functional programming xff09 开始获得越来越多的关注 不仅最古老的函数式语言Lisp重获青春 xff0c 而且新的函数式语言层出不穷 xff0c 比如Erla
  • 【C/C++服务器开发】同步与异步、阻塞与非阻塞、同步调用和异步调用的概念

    同步与异步 首先我们要明确的是 xff0c 同步和异步都是针对两个或者两个以上的事物来说的 比如当我们在网上购物看中一件物品 xff0c 然后去浏览该商品详情的时候 xff0c 首先页面会先发送一个请求 xff0c 后台服务器查询对应商品的
  • C语言注册机制原理及实现

    文章目录 一 前言二 注册机制1 问题描述2 如何解决这种问题定时器运用注册机制定时器的使用方法 一 前言 想要理解注册机制 xff0c 首先我们需要对函数指针 xff0c 回调函数有一定的了解 之前我的一篇博客已经详细的讲解了 xff1a

随机推荐