为什么在使用boost :: asio时需要每个连接使用绞线？

Question

我正在Boost的网站上查看HTTP Server 3示例。

你们能解释一下为什么每个连接都需要strand吗？ 如我所见，我们仅在read-event的处理程序中调用read_some 。 因此，基本上read_some调用是顺序的，因此不需要进行绞合（ 第3款的第2项也是如此）。 多线程环境中的风险在哪里？

Answer 1

该文档是正确的。 使用半双工协议实现（例如HTTP Server 3）时 ，不需要该子strand 。 调用链可以说明如下：

void connection::start()
{
  socket.async_receive_from(..., &handle_read);  ----.
}                                                    |
    .------------------------------------------------'
    |      .-----------------------------------------.
    V      V                                         |
void connection::handle_read(...)                    |
{                                                    |
  if (result)                                        |
    boost::asio::async_write(..., &handle_write); ---|--.
  else if (!result)                                  |  |
    boost::asio::async_write(..., &handle_write);  --|--|
  else                                               |  |
    socket_.async_read_some(..., &handle_read);  ----'  |
}                                                       |
    .---------------------------------------------------'
    |
    V
void handle_write(...)

如图所示，每个路径仅启动一个异步事件。 不可能在socket_上同时执行处理程序或操作， socket_它是在隐式链中运行。

---

线程安全

尽管在示例中它本身并不构成问题，但我想强调一下线程和组合操作的一个重要细节，例如boost::asio::async_write 。 在解释细节之前，让我们首先使用Boost.Asio涵盖线程安全模型。 对于大多数Boost.Asio对象，在一个对象上进行多个异步操作是安全的。 仅指定对对象的并发调用是不安全的。 在下面的图中，每列代表一个线程，每行代表一个线程在某个时刻在做什么。

一个线程进行顺序调用是安全的，而其他线程则不执行：

thread_1                             | thread_2
--------------------------------------+---------------------------------------
socket.async_receive(...);            | ...
socket.async_write_some(...);         | ...

多个线程进行调用是安全的，但不能同时进行：

thread_1                             | thread_2
--------------------------------------+---------------------------------------
socket.async_receive(...);            | ...
...                                   | socket.async_write_some(...);

但是，多个线程同时进行调用并不安全¹ ：

thread_1                             | thread_2
--------------------------------------+---------------------------------------
socket.async_receive(...);            | socket.async_write_some(...);
...                                   | ...

股线

为了防止并发调用，处理程序通常是在多条链中调用的。 这可以通过以下任一方式完成：

• 用strand.wrap包装处理程序。 这将返回一个新的处理程序，该处理程序将通过链进行分派。
• 直接通过子线发布或调度 。

组合操作是唯一的，因为对流的中间调用是在处理程序的strand（如果存在）中调用的，而不是在其中启动组合操作的strand中调用。 与其他操作相比，这代表了指定链的位置。 这是一些专注于链用法的示例代码，它将演示一个套接字，该套接字是通过非组合操作读取的，并与组合操作同时写入。

void start()
{
  // Start read and write chains.  If multiple threads have called run on
  // the service, then they may be running concurrently.  To protect the
  // socket, use the strand.
  strand_.post(&read);
  strand_.post(&write);
}

// read always needs to be posted through the strand because it invokes a
// non-composed operation on the socket.
void read()
{
  // async_receive is initiated from within the strand.  The handler does
  // not affect the strand in which async_receive is executed.
  socket_.async_receive(read_buffer_, &handle_read);
}

// This is not running within a strand, as read did not wrap it.
void handle_read()
{
  // Need to post read into the strand, otherwise the async_receive would
  // not be safe.
  strand_.post(&read);
}

// The entry into the write loop needs to be posted through a strand.
// All intermediate handlers and the next iteration of the asynchronous write
// loop will be running in a strand due to the handler being wrapped.
void write()
{
  // async_write will make one or more calls to socket_.async_write_some.
  // All intermediate handlers (calls after the first), are executed
  // within the handler's context (strand_).
  boost::asio::async_write(socket_, write_buffer_,
                           strand_.wrap(&handle_write));
}

// This will be invoked from within the strand, as it was a wrapped
// handler in write().
void handle_write()
{
  // handler_write() is invoked within a strand, so write() does not
  // have to dispatched through the strand.
  write();
}

---

处理程序类型的重要性

同样，在组合操作中，Boost.Asio使用依赖于参数的查找 （ADL）通过完成处理程序的链来调用中间处理程序。 因此，完成处理程序的类型必须具有适当的asio_handler_invoke()挂钩，这一点很重要。 如果类型擦除发生在没有适当的asio_handler_invoke()钩子的类型上，例如，使用strand.wrap的返回类型构造boost::function的strand.wrap ，则中间处理程序将在该链之外执行，并且只有完成处理程序将在该链中执行。 有关更多详细信息，请参见此答案。

在以下代码中，所有中间处理程序和完成处理程序都将在该链中执行：

boost::asio::async_write(stream, buffer, strand.wrap(&handle_write));

在以下代码中，仅完成处理程序将在该链中执行。 没有任何中间处理程序将在该链中执行：

boost::function<void()> handler(strand.wrap(&handle_write));
boost::asio::async_write(stream, buffer, handler);

---

_{1. 修订历史记录了此规则的异常。} read, write, accept, and connection operations are thread safe. _{如果操作系统支持，则读，写，接受和连接操作是线程安全的。 为了完整起见，我将其包括在此处，但建议谨慎使用。}

Answer 2

我相信是因为组合操作async_write 。 async_write由多个socket :: async_write_some异步组成。 Strand有助于序列化这些操作。 asio的作者Chris Kohlhoff在1:17左右的boostcon演讲中简短地谈到了这一点。