定时器的实现

通过Reactor机制，还可以很容易的实现定时器的功能，使用方式如下。

1. 编写一个事件反应器，重载handle_timeout()方法，该方法是定时器的触发时间到时，会自动触发该方法。
2. 通过Reactor的schedule_timer()方法注册定时器。
3. 启动reacotr的handle_events()事件分发循环。
4. 当不想使用定时器时，可以通过Reactor的cancel_timer()方法注销定时器。

下面的代码简单的实现了一个定时器，并具有基本的开启，关闭功能。

#include <ace/OS.h>
#include <ace/Reactor.h>

class MyTimerHandler : public ACE_Event_Handler
{
private:
    int inteval;    //执行时间间隔
    int delay;        //延迟执行时间
    int timerid;

public:
    MyTimerHandler(int delay,int inteval)
    {
        this->delay=delay;
        this->inteval=inteval;
    }

    int open()    //注册定时器
    {
        ACE_Time_Value delaytime(inteval);
        ACE_Time_Value intevaltime(inteval);
        timerid = reactor()->schedule_timer(this,
            0,    //传递handle_timeout给的参数
            delaytime,
            intevaltime);
        return timerid;
    }

    int close()    //取消定时器
    {
        return reactor()->cancel_timer(timerid);
    }

    //定时器回调函数
    int handle_timeout (const ACE_Time_Value &current_time,
        const void * = 0)
    {
        time_t epoch = ((timespec_t)current_time).tv_sec;
        ACE_DEBUG ((LM_INFO,
            ACE_TEXT ("handle_timeout: %s\n"),
            ACE_OS::ctime (&epoch)));
        return 0;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    MyTimerHandler * timer = new MyTimerHandler (3,5);
    timer->reactor(ACE_Reactor::instance());
    timer->open();

    for(int i=0;i<2;i++)    //触发次handle_timeout事件
    {
        ACE_OS::printf("\n%d\n",i);
        ACE_Reactor::instance()->handle_events();
    }

    timer->close();
    ACE_OS::printf("cancel timer");
    while(true)
        ACE_Reactor::instance()->handle_events();
    return 0;
}

代码功能比较简单，这里就不多做介绍了。

在服务器端使用Reactor框架

使用Reactor框架的服务器端结构如下：

服务器端注册两种事件处理器，ClientAcceptor和ClientService ，ClientService类负责和客户端的通信，每一个ClientService对象对应一个客户端的Socket连接。 ClientAcceptor专门负责被动接受客户端的连接，并创建ClientService对象。这样，在一个N个Socket连接的服务器程序中，将存在1个ClientAcceptor对象和N个ClientService对象。

整个服务器端流程如下：

1. 首先创建一个ClientAcceptor对象，该对象在Reactor上注册ACCEPT_MASK事件，Reactor将自动在监听端口建立Socket监听。
2. 如果有对该端口的Socket连接时，Reactor将自动回调handle_input方法，ClientAcceptor重载此方法，并创建一个ClientService对象，用于处理和Client的通信。
3. ClientService对象根据服务器的具体功能实现，其处理过程和客户端程序类似，注册相应的回调事件并分发即可。

代码如下：

#include <ace/OS.h>
#include <ace/Reactor.h>
#include <ace/SOCK_Connector.h>
#include <ace/SOCK_Acceptor.h>
#include <ace/Auto_Ptr.h>

class ClientService : public ACE_Event_Handler
{
public:
    ACE_SOCK_Stream &peer (void) { return this->sock_; }

    int open (void)
    {
        //注册读就绪回调函数
        return this->reactor ()->register_handler(this, ACE_Event_Handler::READ_MASK);
    }

    virtual ACE_HANDLE get_handle (void) const { return this->sock_.get_handle (); }

    virtual int handle_input (ACE_HANDLE fd )
    {
        //一个简单的EchoServer，将客户端的信息返回
        int rev = peer().recv(buf,100);
        if(rev<=0)
            return -1;

        peer().send(buf,rev);
        return 0;
    }

    // 释放相应资源
virtual int handle_close (ACE_HANDLE, ACE_Reactor_Mask mask)
    {
        if (mask == ACE_Event_Handler::WRITE_MASK)
            return 0;
        mask = ACE_Event_Handler::ALL_EVENTS_MASK |
            ACE_Event_Handler::DONT_CALL;
        this->reactor ()->remove_handler (this, mask);
        this->sock_.close ();
        delete this;    //socket出错时，将自动删除该客户端，释放相应资源
        return 0;
    }

protected:
    char buf[100];
    ACE_SOCK_Stream sock_;
};

class ClientAcceptor : public ACE_Event_Handler
{
public:
    virtual ~ClientAcceptor (){this->handle_close (ACE_INVALID_HANDLE, 0);}

    int open (const ACE_INET_Addr &listen_addr)
    {
        if (this->acceptor_.open (listen_addr, 1) == -1)
        {
            ACE_OS::printf("open port fail");
            return -1;
        }
        //注册接受连接回调事件
        return this->reactor ()->register_handler(this, ACE_Event_Handler::ACCEPT_MASK);
    }

    virtual ACE_HANDLE get_handle (void) const
    { return this->acceptor_.get_handle (); }

    virtual int handle_input (ACE_HANDLE fd )
    {
        ClientService *client = new ClientService();
        auto_ptr<ClientService> p (client);

        if (this->acceptor_.accept (client->peer ()) == -1)
        {
            ACE_OS::printf("accept client fail");
            return -1;
        }
        p.release ();
        client->reactor (this->reactor ());
        if (client->open () == -1)
            client->handle_close (ACE_INVALID_HANDLE, 0);
        return 0;
    }
    
    virtual int handle_close (ACE_HANDLE handle,
        ACE_Reactor_Mask close_mask)
    {
        if (this->acceptor_.get_handle () != ACE_INVALID_HANDLE)
        {
            ACE_Reactor_Mask m = ACE_Event_Handler::ACCEPT_MASK |
                ACE_Event_Handler::DONT_CALL;
            this->reactor ()->remove_handler (this, m);
            this->acceptor_.close ();
        }
        return 0;
    }

protected:
    ACE_SOCK_Acceptor acceptor_;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    ACE_INET_Addr addr(3000,"192.168.1.142");
    ClientAcceptor server;
    server.reactor(ACE_Reactor::instance());
    server.open(addr);

    while(true)
    {
        ACE_Reactor::instance()->handle_events();
    }

    return 0;
}

代码功能比较简单，需要注意以下几点：

1. 这里注册事件的方式和前面的文章中方式不一样，是通过ACE_Event_Handler类的reactor()方法设置和获取reactor的指针，比较直观和方便。前面的文章是通过ACE_Reactor::instance()来获取的一个单体reactor的指针。
2. 当客户端Socket连接关闭时，需要释放相应资源，需要注意一下ClientService对象的handle_close方法中释放资源的相应代码。

在Socket编程中，常见的事件就是"读就绪"，"写就绪"，通过对这两个事件的捕获分发，可以实现Socket中的异步操作。

Socket编程中的事件处理器

在前面我们已经介绍过，在ACE反应器框架中，任何都必须派生自ACE_Event_Handler类，并通过重载其相应会调事件处理函数来实现相应的回调处理的。在Socket编程中，我们通常需要重载的函数有

1. handle_input()
   当I/O句柄（比如UNIX中的文件描述符）上的输入可用时，反应器自动回调该方法。
2. handle_output()
   当I/O设备的输出队列有可用空间时，反应器自动回调该方法。
3. handle_close()
   当事件处理器中的事件从Reactor中移除的时候调用。

此外，为了使Reactor能通过I/O句柄找到对应的事件处理器，还必须重载其get_handle()方法以使得Reactor建立起I/O句柄和事件处理器的关联。

使用Reactor框架。

下面我们将以一个客户端的程序为例，介绍如何在Socket编程中使用Reactor框架。

一．建立一个客户端对象（事件处理器）。

客户端对象就是一个事件处理器，其声明如下：

class Client:public ACE_Event_Handler
{
public:
    ACE_HANDLE get_handle(void) const;
    int handle_input (ACE_HANDLE fd);
    int handle_close (ACE_HANDLE handle,
ACE_Reactor_Mask close_mask);
    ACE_SOCK_Stream& Peer();
private:
    ACE_SOCK_Stream peer;
};

在Client端中我只关心"读就绪"事件，故只重载了handle_input函数（大多数应用下只需要重载handle_input函数）。另外，在客户端还保存了一个ACE_SOCK_Stream的peer对象用来进行Socket通信，同时封装了一个Peer()函数返回它的引用。

二．重载相应回调处理函数

ACE_SOCK_Stream& Client::Peer()
{
    return peer;
}

ACE_HANDLE Client::get_handle(void) const
{
    return peer.get_handle();
}

int Client::handle_input (ACE_HANDLE fd)
{
    int rev=0;
    if((rev = peer.recv(buffer,1000))>0)
    {
        buffer[rev]='\0';
        cout<<endl<<"rev:\t"<<buffer<<endl;
        return 0;
    }
    else    //Socket连接发生错误，返回-1，在Reactor中注销事件，触发handle_close函数
    {
        return -1;
    }
}

int Client::handle_close (ACE_HANDLE handle,
                         ACE_Reactor_Mask close_mask)
{
    cout<<endl<<"connecetd closed";
    return ACE_Event_Handler::handle_close(handle,close_mask);
}

几个函数的功能都非常简单，这里就不多做介绍了。

三．在Reactor中注册事件

首先让我们来看看相应的main函数的代码：

int main(int argc, char *argv[])
{
    Client client;
    ACE_SOCK_Connector connector;
    ACE_INET_Addr addr(3000,"127.0.0.1");
    ACE_Time_Value timeout(5,0);
    if(connector.connect(client.Peer(),addr,&timeout) != 0)
    {
        cout<<endl<<"connecetd fail";
        return 0;
    }

    ACE_Reactor::instance()->register_handler(&client,ACE_Event_Handler::READ_MASK);

while(true)
{
ACE_Reactor::instance()->handle_events();
}

return 0;
}

在这里可以看到，使用Reactor框架后，依然首先通过ACE_SOCK_Connector的connect函数来建立连接。建立连接后，可以通过ACE_Reactor::instance()->register_handler函数来实现Reactor的注册，实现I/O事件和Client对象的handle_input方法相关联，它的第一个参数是事件处理器的地址，第二个参数是事件类型，由于这里只关心读就绪事件，故注册的事件类型是ACE_Event_Handler::READ_MASK。

四．启动Reactor事件循环

通过如上设置后，我们就可以通过ACE_Reactor::instance()->handle_events()启动Reactor循环了，这样，每当服务器端有数据发送给客户端时，当客户端的数据就绪时，就回触发Client对象的handle_input函数，将接收的数据打印出来。

通常的做法是，将Reactor事件循环作为一个单独的线程来处理，这样就不会阻塞main函数。

五．注销Reactor事件

Reactor事件的注销一般有两种方式，显式和隐式，下面将分别给予介绍。

1. 隐式注销。
   当Reactor捕获事件后，会触发相应的"handle_"处理函数，当"handle_"处理函数返回值大于或等于0时，表示处理事件成功，当返回值小于0时，表示处理事件失败，这时Reactor会自动注销该句柄所注册的所有事件，并触发handle_close函数，以执行相应的资源清理工作。
   在本例中，当handle_input函数里的recv函数接收到0个数时，说明socket发生错误（大多为Socket连接中断），此时返回－1，则系统自动注销相应事件。
2. 显示注销。
   调用Reactor对象的remove_handler方法移除，它有两个参数，第一个是所注册的事件反应器对象，第二个是所要注销的事件。

在这个示例程序里，连接方只有一个Socket连接，Reactor的优势并没有体现出来，但在一些网络管理系统里，连接方需要对多个需要管理的设备（服务器端）进行连接，在这种情况下使用Reactor模式，只需要多开一个Reactor事件循环线程就能实现事件多路分发复用，并且不会阻塞，通过面向对象的回调方式管理，使用起来非常方便。

Reactor框架的另外一个常用的地方就是服务器端，一般是一个服务器端对应多个客户端，这样用Reactor模式能大幅提高并发能力，这方面的编程方法将在下一章给与介绍。