muduo整体介绍及Echo服务器流程分析

muduo是Ractor模式，整个核心是Reactor;EventLoop就充当了Reactor。下面就是muduo的简化类图结构：

EventLoop是one thread per loop中的loop，每个线程只能有一个EventLoop的实体，它来负责IO和定时器事件的分派。它用eventfd来异步唤醒，不同与传统的用一对pipe。它用TimerQueue作为计时管理，Poller实现IO multiplexing。

Poller是个抽象基类，它实现了pool/epoll的封装。派生类PollPoller实现了poll的封装;派生类EPollPoller实现了epoll的封装。

Channel是selectable IO channel，负责注册与响应IO事件。但是它没有file descriptor，它是TcpConnection、Acceptor、TcpConnection、TimeQueue的成员，其生命周期由后者控制。

Socket是一个RAII handle，封装了一个file descriptor，且在析构时关闭fd。它是Acceptor、TcpConnection的成员，生命周期由后者控制。EventLoop、TimeQueue中拥有fd，但是没有封装为Scokets class。

Connector用来发起TCP连接，它是TcpClient的成员，生命周期由后者控制。

Acceptor用来接收TCP连接，它是TcpServer的成员，生命周期由后者控制。

muduo网络库头文件关系如下：

其中白底为用户可见，灰底为用户不可见。

Edian.h封装了计算机字节顺序/网络字节顺序之间的转换函数，放在命名空间sockets。

SocketsOps.{h, cc}封装了了套接字fd的创建、连接、绑定、监听、关闭函数；还封装了网络地址间的转换，例如“1.2.3.4”/sockaddr_in.sin_addr.s_addr,scokaddr/sockaddr_in等之间的转换。

InetAddress.{h, cc}封装了InetAddress class，类中只有一个私有变量struct sockaddr_in addr_，封装了网络地址的一些操作。resolve实现了域名/主机名解析IP。

Socket.{h, cc}封装了fd，实现了fd常见的一些操作。它使用RAII手法，在析构时close(fd)。

下面以一个Echo服务器为例，讲解一下muduo实现Reactor的大概流程：
Echo源码为muduo自带的，为了便于理解，把封装的EchoServer拆开了。

#include <muduo/base/Logging.h>
#include <muduo/net/TcpServer.h>
#include <muduo/net/EventLoop.h>

#include <boost/bind.hpp>
//define callback function
void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn)
{
  LOG_INFO << "EchoServer - " << conn->peerAddress().toIpPort() << " -> "
           << conn->localAddress().toIpPort() << " is "
           << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
}

void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
                           muduo::net::Buffer* buf,
                           muduo::Timestamp time)
{
  muduo::string msg(buf->retrieveAllAsString());
  LOG_INFO << conn->name() << " echo " << msg.size() << " bytes, "
           << "data received at " << time.toString();
  conn->send(msg);
}

int main()
{
    LOG_INFO << "pid = " << getpid();
    muduo::net::EventLoop loop;

    muduo::net::InetAddress listenAddr(2007);
    muduo::net::TcpServer server(&loop, listenAddr, "EchoServer");

    server.setConnectionCallback(
            boost::bind(onConnection,  _1));
    server.setMessageCallback(
            boost::bind(onMessage,  _1, _2, _3));

    server.start();
    loop.loop();
    return 0;
}

首先定义了两个callBack函数，这两个函数要有一定格式（传入参数和返回值类型），具体格式定义了Callbacks.h中。onConnection在连接到来时调用，onMessage在消息到来时调用，（具体怎么调用后面解释）。

在main函数首先定了EventLoop对象和TcpServer对象。在定义TcpServer时不仅仅绑定了端口，还传入了EventLoop对象的指针，在TcpServer中保存着EventLoop对象的指针，EventLoop指针只能在TcpServer初始化时指定，后面不能更改。TcpServer在构造函数中还绑定了新连接到来时调用的回调函数，用来处理accept返回的fd（这个绑定其实是Acceptor绑定TcpServer的函数）。

之后，TcpServer对象server设置了回调函数，这两个函数分别在连接建立和消息到达时调用。

调用server.start()时，会初始化server对象中的threadPool_(用来给后面新建连接使用），随后把listen函数放入到loop函数对象容器中（如果在同一个线程则会立即执行，否则在下一次执行完IO事件后执行listen）。listen封装在Acceptor类中，Acceptor在TcpServer创建时创建，也包含了EventLoop对象指针，还包含了channel类。在Acceptor对象初始化时会创建channel类对象且将其加入到EventLoop的监听事件集合中，当有连接到来时，回调函数为void Acceptor::handleRead，在回调函数中，接受新连接，并调用newConnectionCallback_（即TcpServer::newConnection），接收新连接（保存为TcpConnection）并设置新连接回调函数，将新连接加入到另一个EventLoop中，在这个EventLoop中处理接收和发送。

以上大概就是Echo服务器的流程。