简介
之前的异步服务器为echo模式，但其存在安全隐患，就是在极端情况下客户端关闭导致触发写和读回调函数，二者都进入错误处理逻辑，进而造成二次析构的问题。 下面我们介绍通过C11智能指针构造成一个伪闭包的状态延长session的生命周期。
智能指针管理Session
我们可以通过智能指针的方式管理Session类，将acceptor接收的链接保存在Session类型的智能指针里。由于智能指针会在引用计数为0时自动析构，所以为了防止其被自动回收，也方便Server管理Session，因为我们后期会做一些重连踢人等业务逻辑，我们在Server类中添加成员变量，该变量为一个map类型，key为Session的uid，value为该Session的智能指针。
class CServer
{
public:
CServer(boost::asio::io_context& io_context, short port);
void ClearSession(std::string);
private:
void HandleAccept(shared_ptr<CSession>, const boost::system::error_code & error);
void StartAccept();
boost::asio::io_context &_io_context;
short _port;
tcp::acceptor _acceptor;
std::map<std::string, shared_ptr<CSession>> _sessions;
};
通过Server中的_sessions这个map管理链接，可以增加Session智能指针的引用计数，只有当Session从这个map中移除后，Session才会被释放。 所以在接收连接的逻辑里将Session放入map
void CServer::StartAccept() {
shared_ptr<CSession> new_session = make_shared<CSession>(_io_context, this);
_acceptor.async_accept(new_session->GetSocket(), std::bind(&CServer::HandleAccept, this, new_session, placeholders::_1));
}
void CServer::HandleAccept(shared_ptr<CSession> new_session, const boost::system::error_code& error){
if (!error) {
new_session->Start();
_sessions.insert(make_pair(new_session->GetUuid(), new_session));
}
else {
cout << "session accept failed, error is " << error.what() << endl;
}
StartAccept();
}
StartAccept函数中虽然new_session是一个局部变量，但是我们通过bind操作，将new_session作为数值传递给bind函数，而bind函数返回的函数对象内部引用了该new_session所以引用计数增加1，这样保证了new_session不会被释放。 在HandleAccept函数里调用session的start函数监听对端收发数据，并将session放入map中，保证session不被自动释放。 此外，需要封装一个释放函数，将session从map中移除，当其引用计数为0则自动释放
void CServer::ClearSession(std::string uuid) {
_sessions.erase(uuid);
}
Session的uuid
关于session的uuid可以通过boost提供的生成唯一id的函数获得，当然你也可以自己实现雪花算法。
CSession::CSession(boost::asio::io_context& io_context, CServer* server):
_socket(io_context), _server(server){
boost::uuids::uuid a_uuid = boost::uuids::random_generator()();
_uuid = boost::uuids::to_string(a_uuid);
}
另外我们修改Session中读写回调函数关于错误的处理，当读写出错的时候清除连接
void CSession::HandleWrite(const boost::system::error_code& error) {
if (!error) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(_send_lock);
_send_que.pop();
if (!_send_que.empty()) {
auto &msgnode = _send_que.front();
boost::asio::async_write(_socket, boost::asio::buffer(msgnode->_data, msgnode->_max_len),
std::bind(&CSession::HandleWrite, this, std::placeholders::_1));
}
}
else {
std::cout << "handle write failed, error is " << error.what() << endl;
_server->ClearSession(_uuid);
}
}
void CSession::HandleRead(const boost::system::error_code& error, size_t bytes_transferred){
if (!error) {
cout << "read data is " << _data << endl;
//发送数据
Send(_data, bytes_transferred);
memset(_data, 0, MAX_LENGTH);
_socket.async_read_some(boost::asio::buffer(_data, MAX_LENGTH), std::bind(&CSession::HandleRead, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2));
}
else {
std::cout << "handle read failed, error is " << error.what() << endl;
_server->ClearSession(_uuid);
}
}
隐患
正常情况下上述服务器运行不会出现问题，但是当我们像上次一样模拟，在服务器要发送数据前打个断点，此时关闭客户端，在服务器就会先触发写回调函数的错误处理，再触发读回调函数的错误处理，这样session就会两次从map中移除，因为map中key唯一，所以第二次map判断没有session的key就不做移除操作了。 但是这么做还是会有崩溃问题，因为第一次在session写回调函数中移除session，session的引用计数就为0了，调用了session的析构函数，这样在触发session读回调函数时此时session的内存已经被回收了自然会出现崩溃的问题。解决这个问题可以利用智能指针引用计数和bind的特性，实现一个伪闭包的机制延长session的生命周期。
如何构造伪闭包
思路： 1 利用智能指针被复制或使用引用计数加一的原理保证内存不被回收 2 bind操作可以将值绑定在一个函数对象上生成新的函数对象，如果将智能指针作为参数绑定给函数对象，那么智能指针就以值的方式被新函数对象使用，那么智能指针的生命周期将和新生成的函数对象一致，从而达到延长生命的效果。 我们按照上面的思路改写我们的回调函数
void HandleRead(const boost::system::error_code& error,
size_t bytes_transferred, shared_ptr<CSession> _self_shared);
void HandleWrite(const boost::system::error_code& error, shared_ptr<CSession> _self_shared);
以HandleWrite举例,在bind时传递_self_shared指针增加其引用计数，这样_self_shared的生命周期就和async_write的第二个参数(也就是asio要求的回调函数对象)生命周期一致了。
void CSession::HandleWrite(const boost::system::error_code& error, shared_ptr<CSession> _self_shared) {
if (!error) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(_send_lock);
_send_que.pop();
if (!_send_que.empty()) {
auto &msgnode = _send_que.front();
boost::asio::async_write(_socket, boost::asio::buffer(msgnode->_data, msgnode->_max_len),
std::bind(&CSession::HandleWrite, this, std::placeholders::_1, _self_shared));
}
}
else {
std::cout << "handle write failed, error is " << error.what() << endl;
_server->ClearSession(_uuid);
}
}
同样道理HandleRead内部也实现了类似的绑定
void CSession::HandleRead(const boost::system::error_code& error, size_t bytes_transferred, shared_ptr<CSession> _self_shared){
if (!error) {
cout << "read data is " << _data << endl;
//发送数据
Send(_data, bytes_transferred);
memset(_data, 0, MAX_LENGTH);
_socket.async_read_some(boost::asio::buffer(_data, MAX_LENGTH), std::bind(&CSession::HandleRead, this,
std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, _self_shared));
}
else {
std::cout << "handle read failed, error is " << error.what() << endl;
_server->ClearSession(_uuid);
}
}
除此之外，我们也要在第一次绑定读写回调函数的时候传入智能指针的值,但是要注意传入的方式，不能用两个智能指针管理同一块内存，如下用法是错误的。
void CSession::Start(){
memset(_data, 0, MAX_LENGTH);
_socket.async_read_some(boost::asio::buffer(_data, MAX_LENGTH), std::bind(&CSession::HandleRead, this,
std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, shared_ptr<CSession>(this)));
}
shared_ptr
void CSession::Start(){
memset(_data, 0, MAX_LENGTH);
_socket.async_read_some(boost::asio::buffer(_data, MAX_LENGTH), std::bind(&CSession::HandleRead, this,
std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, shared_from_this()));
}
shared_from_this()函数并不是session的成员函数，要使用这个函数需要继承std::enable_shared_from_this
class CSession:public std::enable_shared_from_this<CSession>
{
public:
CSession(boost::asio::io_context& io_context, CServer* server);
tcp::socket& GetSocket();
std::string& GetUuid();
void Start();
void Send(char* msg, int max_length);
private:
void HandleRead(const boost::system::error_code& error, size_t bytes_transferred, shared_ptr<CSession> _self_shared);
void HandleWrite(const boost::system::error_code& error, shared_ptr<CSession> _self_shared);
tcp::socket _socket;
std::string _uuid;
char _data[MAX_LENGTH];
CServer* _server;
std::queue<shared_ptr<MsgNode> > _send_que;
std::mutex _send_lock;
};
同样的道理，我们在发送的时候也要绑定智能指针作为参数, 这里不做赘述。
再次测试，链接可以安全释放，并不存在二次释放的问题。可以在析构函数内打印析构的信息，发现只析构一次
总结
我们通过C11的bind和智能指针实现了类似于go，js等语言的闭包功能，保证在回调函数触发之前Session都是存活的。 源码链接 https://gitee.com/secondtonone1/boostasio-learn