Boost.Asio 初探

# Boost.Asio 初探

简而言之，通过利用Boost.Asio，I/O对象可以执行异步/同步的操作。在使用Asio之前，先介绍Asio的工作原理。分为两种情况，同步和异步。

## 同步

同步情况下，当socket执行一个连接(connect)操作时，工作原理如下图：

![title](https://leanote.com/api/file/getImage?fileId=5a33b1adab64413ae6001d10)

如图中所示，你的程序需要一个I/O对象（如socket），一个`io_service`对象，`io_service`对象可以理解为调度器，其主要作用是将程序和操作系统的I/O服务相连。
```cpp
// 通过asio库，新建io_service对象
boost::asio::io_service io_service;
// 利用io_service对象构造I/O对象，比如TCP套接字
boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_service);
```

当一个异步连接操作发生时，会有如下事件发生：
1. 调用I/O对象，进行连接操作的初始化
```cpp
\\ 初始化连接操作，即指出所监听的端口
socket.connect(server_endpoint);
```
2. I/O对象将请求转发给`io_service`对象
3. `io_service`对象调用系统的I/O服务进行连接操作
4. 操作系统将操作结果返回给`io_service`对象
5. `io_service`将操作结果中的任何错误传入一个`boost::system::error_code`类型的对象中去。`error_code`可以与特定值进行比较，或者作为布尔值进行判断（比如，false表示没有发生错误）。接着，`io_service`将结果转发回I/O对象。
6. 如果操作失败，则`io_service`将跑出类型为`boost::system::system_error`的异常。如果代码如下：
```
boost::system::error_code ec;
socket.connect(server_endpoint, ec);
```
则不会有异常抛出，取而代之的是，将`error_code`变量的值传入ec中返回。

## 异步

异步的工作原理与同步不一样，如下图：
![title](https://leanote.com/api/file/getImage?fileId=5a33b675ab644138dd001c8b)

事件发生顺序如下：
1. 调用I/O对象，进行连接的初始化
```cpp
socket.async_connect(server_endpoint, your_completion_handler);
```
与同步一样，`server_endpoint`为端口，`your_completion_hander`为函数或者函数对象，函数签名如下：
```cpp
void your_completion_handler(const boost::system::error_code& ec);
```
精确的函数签名还依赖于所执行的具体的异步操作，详情参考文档中不同异步操作对应的函数签名

2.  I/O对象转发请求给io_service
3.  io_service通知操作系统执行一个异步连接操作

一段时间过去后（注意，在同步操作中，这段时间包含在连接的持续时间内，而异步并不会等待而是立即返回），发生如下图的事件队列：
![title](https://leanote.com/api/file/getImage?fileId=5a33b881ab644138dd001cb0)
4. 操作系统完成连接时，会将结果放在队列中，以供`io_service`调取
5. 程序必须调用`io_service::run()`来获取连接的结果，如果此时队列有结果，则取出结果；如果此时队列无结果并且有尚未完成的连接的操作，则阻塞，等待连接结果完成并获取结果；如果此时队列无结果，也没有尚未完成的连接操作，则立即返回
6. 调用`io_service::run()`时，`io_service`会不断从队列中获取结果，并得到`error_code`，传入`your_completion_handler`

## 参考
[Basic Boost.Asio Anatomy](http://www.boost.org/doc/libs/master/doc/html/boost_asio/overview/core/basics.html)

逆风起笔