• 并发性：服务器必须同时执行多个客户请求；
• 效率：服务器必须最小化响应延迟、最大化吞吐量，并避免不必要地使用CPU；
• 编程简单性：服务器的设计应该简化高效的并发策略的使用；
• 可适配性：应该使继承新的或改进的传输协议（比如HTTP 1.1[3]）所带来的维护代价最小化。

1. 每个线程同步地阻塞在accept socket调用中，等待客户连接请求；
2. 客户连接到服务器，连接被接受；
3. 新客户的HTTP请求被同步地从网络连接中读取；
4. 请求被解析；
5. 所请求的文件被同步地读取；
6. 文件被同步地发送给客户。

1. Web服务器将Acceptor登记到Initiation Dispatcher，以接受新连接；
2. Web服务器调用Initiation Dispatcher的事件循环；
3. 客户连接到Web服务器；
4. Initiation Dispatcher将新连接请求通知Acceptor，后者接受新连接；
5. Acceptor创建HTTP Handler，以服务新客户；
6. HTTP Handler将连接登记到Initiation Dispatcher，以读取客户请求数据（就是说，在连接变得“读就绪”时）；
7. HTTP Handler服务来自新客户的请求。

1. 客户发送HTTP GET请求；
2. 当客户请求数据到达服务器时，Initiation Dispatcher通知HTTP Handler；
3. 请求以非阻塞方式被读取，于是如果操作会导致调用线程阻塞，读操作就返回EWOULDBLOCK（步骤2和3将重复直到请求被完全读取）；
4. HTTP Handler解析HTTP请求；
5. 所请求的文件从文件系统中被同步读取；
6. 为发送文件数据（就是说，当连接变得“写就绪”时），HTTP Handler将连接登记到Initiation Dispatcher；
7. 当TCP连接变得写就绪时，Initiation Dispatcher通知HTTP Handler；
8. HTTP Handler以非阻塞方式将所请求文件发送给客户，于是如果操作会导致调用线程阻塞，写操作就返回EWOULDBLOCK（步骤7和8将重复直到数据被完全递送）。

1. Web服务器指示Acceptor发起异步接受；
2. 接受器通过OS发起异步接受，将其自身作为Completion Handler和Completion Dispatcher的引用传递；并将用于在异步接受完成时通知Acceptor；
3. Web服务器调用Completion Dispatcher的事件循环；
4. 客户连接到Web服务器；
5. 当异步接受操作完成时，操作系统通知Completion Dispatcher；
6. Completion Dispatcher通知接受器；
7. Acceptor创建HTTP Handler；
8. HTTP Handler发起异步操作，以读取来自客户的请求数据，并将其自身作为Completion Handler和Completion Dispatcher的引用传递；并将用于在异步读取完成时通知HTTP Handler。

1. 客户发送HTTP GET请求；
2. 读取操作完成，操作系统通知Completion Dispatcher；
3. Completion Dispatcher通知HTTP Handler（步骤2和3将重复直到整个请求被接收）；
4. HTTP Handler解析请求；
5. HTTP Handler同步地读取所请求的文件；
6. HTTP Handler发起异步操作，以把文件数据写到客户连接，并将其自身作为Completion Handler和Completion Dispatcher的引用传递；并将用于在异步写入完成时通知HTTP Handler。
7. 当写操作完成时，操作系统通知Completion Dispatcher；
8. 随后Completion Dispatcher通知Completion Handler（步骤6-8将重复直到文件被完全递送）。

• 应用需要执行一个或多个不阻塞调用线程的异步操作；
• 当异步操作完成时应用必须被通知；
• 应用需要独立于它的I/O模型改变它的并发策略；
• 通过使依赖于应用的逻辑与应用无关的底层构造去耦合，应用将从中获益；
• 当使用多线程方法或反应式分派方法时，应用的执行将很低效，或是不能满足性能需求。

• Proactive Initiator是应用中任何发起Asynchronous Operation（异步操作）的实体。它将Completion Handler和Completion Dispatcher登记到Asynchronous Operation Processor（异步操作处理器），此处理器在操作完成时通知前摄发起器。

• 前摄器模式将应用所实现的Completion Handler接口用于Asynchronous Operation完成通知。

• Asynchronous Operation被用于代表应用执行请求（比如I/O和定时器操作）。当应用调用Asynchronous Operation时，操作的执行没有借用应用的线程控制。因此，从应用的角度来看，操作是被异步地执行的。当Asynchronous Operation完成时，Asynchronous Operation Processor将应用通知委托给Completion Dispatcher。

• Asynchronous Operation是由Asynchronous Operation Processor来运行直至完成的。该组件通常由OS实现。

• Completion Dispatcher负责在Asynchronous Operation完成时回调应用的Completion Handler。当Asynchronous Operation Processor完成异步发起的操作时，Completion Dispatcher代表应用执行应用回调。

1. 前摄发起器发起操作：为执行异步操作，应用在Asynchronous Operation Processor上发起操作。例如，Web服务器可能要求OS在网络上使用特定的socket连接传输文件。要请求这样的操作，Web服务器必须指定要使用哪一个文件和网络连接。而且，Web服务器必须指定（1）当操作完成时通知哪一个Completion Handler，以及（2）一旦文件被传输，哪一个Completion Dispatcher应该执行回调。
2. 异步操作处理器执行操作：当应用在Asynchronous Operation Processor上调用操作时，它相对于其他应用操作异步地运行这些操作。现代操作系统（比如Solaris和Windows NT）在内核中提供异步的I/O子系统。
3. 异步操作处理器通知完成分派器：当操作完成时，Asynchronous Operation Processor取得在操作被发起时指定的Completion Handler和Completion Dispatcher。随后Asynchronous Operation Processor将Asynchronous Operation的结果和Completion Handler传递给Completion Dispatcher，以用于回调。例如，如果文件已被异步传输，Asynchronous Operation Processor可以报告完成状态（比如成功或失败），以及写入网络连接的字节数。
4. 完成分派器通知应用：Completion Dispatcher在Completion Handler上调用完成挂钩，将由应用指定的任何完成数据传递给它。例如，如果异步读取完成，通常一个指向新到达数据的指针将会被传递给Completion Handler。

1. 操作调用：因为操作将在与进行调用的应用线程不同的线程控制中执行，必定会发生某种类型的线程同步。一种方法是为每个操作派生一个线程。更为常用的方法是为Asynchronous Operation Processor而管理一个专用线程池。该方法可能需要应用线程在继续进行其他应用计算之前将操作请求排队。
2. 操作执行：既然操作将在专用线程中执行，所以它可以执行“阻塞”操作，而不会直接阻碍应用的进展。例如，在提供异步I/O读取机制时，专用线程可以在从socket或文件句柄中读时阻塞。
3. 操作完成：当操作完成时，应用必须被通知到。特别是，专用线程必须将应用特有的通知委托给Completion Dispatcher。这要求在线程间进行另外的同步。

1. Completion Handler不会被迫输出特定的接口；以及
2. 在Completion Dispatcher和Completion Handler之间不需要有编译时依赖。

在考虑上面描述的Completion Dispatcher技术的适用性时，考虑表8-1中所示的OS环境和物理硬件的可能组合  ：

线程模型	系统类型
	单处理器	多处理器
单线程	A	B
多线程	C	D

表8-1 Completion Dispatcher并发策略

　

如果你的OS只支持同步I/O，那就参见反应堆模式[5]。但是，大多数现代操作系统都支持某种类型的异步I/O。

在表8-1的A和B组合中，假定你不等待任何信号量或互斥体，后反应方式的异步I/O很可能是最好的。否则，Call-through实现或许更能回应你的问题。在C组合中，使用Call-through方法。在D组合中，使用线程池方法。在实践中，系统化的经验测量对于选择最为合适的可选方案来说是必需的。

　

8.7.3 实现完成处理器

　

Completion Handler的实现带来以下考虑。

　

8.7.3.1 状态完整性

　

Completion Handler可能需要维护关于特定请求的状态信息。例如，OS可以通知Web服务器，只有一部分文件已被写到网络通信端口。作为结果，Completion Handler可能需要重新发出请求，直到文件被完全写出，或连接变得无效。因此，它必须知道原先指定的文件，还剩多少字节要写，以及在前一个请求开始时文件指针的位置。

没有隐含的限制来阻止Proactive Initiator将多个Asynchronous Operation请求分配给单个Completion Handler。因此，Completion Handler必须在完成通知链中一一“系上”请求特有的状态信息。为完成此工作，Completion Handler可以利用异步完成令牌（Asynchronous Completion Token）模式[8]。

　

8.7.3.2 资源管理

　

与在任何多线程环境中一样，使用前摄器模式的Completion Handler还是要由它自己来确保对共享资源的访问是线程安全的。但是，Completion Handler不能跨越多个完成通知持有共享资源。否则，就有发生“用餐哲学家问题”的危险[11]。

该问题在于一个合理的线程控制永久等待一个信号量被置位时所产生的死锁。通过设想一个由一群哲学家出席的宴会可以演示这一问题。用餐者围绕一个圆桌就座，在每个哲学家之间只有一支筷子。当哲学家觉得饥饿时，他必须获取在他左边和在他右边的筷子才能用餐。一旦哲学家获得一支筷子，不到吃饱他们就不会放下它。如果所有哲学家都拿起在他们右边的筷子，就会发生死锁，因为他们将永远也不可能拿到左边的筷子。

　

8.7.3.3 占先式策略（Preemptive Policy）

　

Completion Dispatcher类型决定在执行时一个Completion Handler是否可占先。当与动态线程和线程池分派器相连时，Completion Handler自然可占先。但是，当与后反应式Completion Dispatcher相连时，Completion Handler并没有对其他Completion Handler的占先权。当由Call-through分派器驱动时，Completion Handler相对于在可报警等待状态的线程控制也没有占先权。

一般而言，处理器不应该执行持续时间长的同步操作，除非使用了多个完成线程，因为应用的总体响应性将会被显著地降低。这样的危险可以通过增强的编程训练来降低。例如，所有Completion Handler被要求用作Proactive Initiator，而不是去执行同步操作。

　

8.8 示例代码

　

这一部分显示怎样使用前摄器模式来开发Web服务器。该例子基于ACE构架[4]中的前摄器实现。

当客户连接到Web服务器时，HTTP_Handler的open方法被调用。于是服务器就通过在Asynchronous Operation完成时回调的对象（在此例中是this指针）、用于传输数据的网络连接，以及一旦操作完成时使用的Completion Dispatcher（proactor_）来初始化异步I/O对象。随后读操作异步地启动，而服务器返回事件循环。

当Async read操作完成时，分派器回调HTTP_Handler::handle_read_stream。如果有足够的数据，客户请求就被解析。如果整个客户请求还未完全到达，另一个读操作就会被异步地发起。

在对GET请求的响应中，服务器对所请求文件进行内存映射，并将文件数据异步地写往客户。当写操作完成时，分派器回调HTTP_Handler::handle_write_stream，从而释放动态分配的资源。

附录中含有两个其他的代码实例，使用同步的线程模型和同步的（非阻塞）反应式模型实现Web服务器。

　

class HTTP_Handler

: public Proactor::Event_Handler

// = TITLE

// Implements the HTTP protocol

// (asynchronous version).

//

// = PATTERN PARTICIPANTS

// Proactive Initiator = HTTP_Handler

// Asynch Op = Network I/O

// Asynch Op Processor = OS

// Completion Dispatcher = Proactor

// Completion Handler = HTPP_Handler

{

public:

void open (Socket_Stream *client)

{

// Initialize state for request

request_.state_ = INCOMPLETE;

　

// Store reference to client.

client_ = client;

　

// Initialize asynch read stream

stream_.open (*this, client_->handle (), proactor_);

　

// Start read asynchronously.

stream_.read (request_.buffer (),

request_.buffer_size ());

}

　

// This is called by the Proactor

// when the asynch read completes

void handle_read_stream(u_long bytes_transferred)

{

if (request_.enough_data(bytes_transferred))

parse_request ();

else

// Start reading asynchronously.

stream_.read (request_.buffer (),

　

request_.buffer_size ());

}

　

void parse_request (void)

{

// Switch on the HTTP command type.

switch (request_.command ())

{

// Client is requesting a file.

case HTTP_Request::GET:

// Memory map the requested file.

file_.map (request_.filename ());

　

// Start writing asynchronously.

stream_.write (file_.buffer (), file_.buffer_size ());

break;

　

// Client is storing a file

// at the server.

case HTTP_Request::PUT:

// ...

}

}

　

void handle_write_stream(u_long bytes_transferred)

{

if (file_.enough_data(bytes_transferred))

// Success....

else

// Start another asynchronous write

stream_.write (file_.buffer (), file_.buffer_size ());

}

　

private:

// Set at initialization.

Proactor *proactor_;

　

// Memory-mapped file_;

Mem_Map file_;

　

// Socket endpoint.

Socket_Stream *client_;

　

// HTTP Request holder

HTTP_Request request_;

　

// Used for Asynch I/O

Asynch_Stream stream_;

};

　

8.9 已知应用

　

下面是一些被广泛记载的前摄器的使用：

　

Windows NT中的I/O完成端口：Windows NT操作系统实现了前摄器模式。Windows NT支持多种Asynchronous Operation，比如接受新网络连接、读写文件和socket，以及通过网络连接传输文件。操作系统就是Asynchronous Operation Processor。操作结果在I/O完成端口（它扮演Completion Dispatcher的角色）上排队。

　

异步I/O操作的UNIX AIO族：在有些实时POSIX平台上，前摄器模式是由aio API族[9]来实现的。这些OS特性非常类似于上面描述的Windows NT的特性。一个区别是UNIX信号可用于实现真正异步的Completion Dispatcher（Windows NT API不是真正异步的）。

　

ACE Proactor：ACE自适配通信环境 [4]实现了前摄器组件，它封装Windows NT上的I/O完成端口，以及POSIX平台上的aio API。ACE前摄器抽象提供Windows NT所支持的标准C API的OO接口。这一实现的源码可从ACE网站http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/ACE.html获取。

　

Windows NT中的异步过程调用（Asynchronous Procedure Call）：有些系统（比如Windows NT）支持异步过程调用（APC）。APC是在特定线程的上下文中异步执行的函数。当APC被排队到线程时，系统发出软件中断。下一次线程被调度时，它将运行该APC。操作系统所发出的APC被称为内核模式APC。应用所发出的APC被称为用户模式APC。

　

8.10 相关模式

　

图8-9演示与前摄器相关的模式。

　

　

图8-9 前摄器模式的相关模式

　

异步完成令牌（ACT）模式[8]通常与前摄器模式结合使用。当Asynchronous Operation完成时，应用可能需要比简单的通知更多的信息来适当地处理事件。异步完成令牌模式允许应用将状态高效地与Asynchronous Operation的完成相关联。

前摄器模式还与观察者（Observer）模式[12]（在其中，当单个主题变动时，相关对象也会自动更新）有关。在前摄器模式中，当来自多个来源的事件发生时，处理器被自动地通知。一般而言，前摄器模式被用于异步地将多个输入源多路分离给与它们相关联的事件处理器，而观察者通常仅与单个事件源相关联。

前摄器模式可被认为是同步反应堆模式[5]的一种异步的变体。反应堆模式负责多个事件处理器的多路分离和分派；它们在可以同步地发起操作而不会阻塞时被触发。相反，前摄器模式也支持多个事件处理器的多路分离和分派，但它们是被异步事件的完成触发的。

主动对象（Active Object）模式[13]使方法执行与方法调用去耦合。前摄器模式也是类似的，因为Asynchronous Operation Processor代表应用的Proactive Initiator来执行操作。就是说，两种模式都可用于实现Asynchronous Operation。前摄器模式常常用于替代主动对象模式，以使系统并发策略与线程模型去耦合。

前摄器可被实现为单体（Singleton）[12]。这对于在异步应用中，将事件多路分离和完成分派集中到单一的地方来说是有用的。

责任链（Chain of Responsibility，COR）模式[12]使事件处理器与事件源去耦合。在Proactive Initiator与Completion Handler的隔离上，前摄器模式也是类似的。但是，在COR中，事件源预先不知道哪一个处理器将被执行（如果有的话）。在前摄器中，Proactive Initiator完全知道目标处理器。但是，通过建立一个Completion Handler（它是由外部工厂动态配置的责任链的入口），这两种模式可被结合在一起：。

　

8.11 结束语

　

前摄器模式包含了一种强大的设计范式，支持高性能并发应用的高效而灵活的事件分派策略。前摄器模式提供并发执行操作的性能助益，而又不强迫开发者使用同步多线程或反应式编程。

　

参考文献

　

[1] J. Hu, I. Pyarali, and D. C. Schmidt, “Measuring the Impact of Event Dispatching and Concurrency Models on Web Server Performance Over High-speed Networks,” in Proceedings of the 2^nd Global Internet Conference, IEEE, November 1997.

[2] J. Hu, I. Pyarali, and D. C. Schmidt, “Applying the Proactor Pattern to High-Performance Web Servers,” in Proceedings of the 10th International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems, IASTED, Oct. 1998.

[3] J. C. Mogul, “The Case for Persistent-connection HTTP,” in Proceedings of ACMSIGCOMM ’95 Conference in Computer Communication Review, (Boston, MA, USA), pp. 299–314, ACM Press, August 1995.

[4] D. C. Schmidt, “ACE: an Object-Oriented Framework for Developing Distributed Applications,” in Proceedings of the 6^th USENIX C++ Technical Conference, (Cambridge, Massachusetts), USENIX Association, April 1994.

[5] D. C. Schmidt, “Reactor: An Object Behavioral Pattern for Concurrent Event Demultiplexing and Event Handler Dispatching,” in Pattern Languages of Program Design (J. O. Coplien and D. C. Schmidt, eds.), pp. 529–545, Reading, MA: Addison-Wesley, 1995.

[6] D. C. Schmidt, “Acceptor and Connector: Design Patterns for Initializing Communication Services,” in Pattern Languages of Program Design (R. Martin, F. Buschmann, and D. Riehle, eds.), Reading, MA: Addison-Wesley, 1997.

[7] M. K. McKusick, K. Bostic, M. J. Karels, and J. S. Quarterman, The Design and Implementation of the 4.4BSD Operating System. Addison Wesley, 1996.

[8] I. Pyarali, T. H. Harrison, and D. C. Schmidt, “Asynchronous Completion Token: an Object Behavioral Pattern for Efficient Asynchronous Event Handling,” in Pattern Languages of Program Design (R. Martin, F. Buschmann, and D. Riehle, eds.), Reading, MA: Addison-Wesley, 1997.

[9] “Information Technology – Portable Operating System Interface (POSIX) – Part 1: System Application: Program Interface (API) [C Language],” 1995.

[10] Microsoft Developers Studio, Version 4.2 - Software Development Kit, 1996.

[11] E. W. Dijkstra, “Hierarchical Ordering of Sequential Processes,” Acta Informatica, vol. 1, no. 2, pp. 115–138, 1971.

[12] E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, and J. Vlissides, Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Reading, MA: Addison-Wesley, 1995.

[13] R. G. Lavender and D. C. Schmidt, “Active Object: an Object Behavioral Pattern for Concurrent Programming,” in Proceedings of the 2^nd Annual Conference on the Pattern Languages of Programs, (Monticello, Illinois), pp. 1–7, September 1995.

　

附录A 可选实现

　

本附录概述用于开发前摄器模式的可选实现的代码。下面，我们检查使用多线程的同步I/O和使用单线程的反应式I/O。

　

A.1 多个同步线程

　

下面的代码显示怎样使用线程池同步I/O来开发Web服务器。当客户连接到服务器时，池中的一个线程接受连接，并调用HTTP_Handler中的open方法。随后服务器同步地从网络连接读取请求。当读操作完成时，客户请求随之被解析。在对GET请求的响应中，服务器对所请求文件进行内存映射，并将文件数据同步地写往客户。注意阻塞I/O是怎样使Web服务器能够遵循2.2.1中所概述的步骤的。

　

class HTTP_Handler

// = TITLE

// Implements the HTTP protocol

// (synchronous threaded version).

//

// = DESCRIPTION

// This class is called by a

// thread in the Thread Pool.

{

public:

void open (Socket_Stream *client)

{

HTTP_Request request;

　

// Store reference to client.

client_ = client;

　

// Synchronously read the HTTP request

// from the network connection and

// parse it.

client_->recv (request);

parse_request (request);

}

　

void parse_request (HTTP_Request &request)

{

// Switch on the HTTP command type.

switch (request.command ())

{

// Client is requesting a file.

case HTTP_Request::GET:

// Memory map the requested file.

Mem_Map input_file;

input_file.map (request.filename());

　

// Synchronously send the file

// to the client. Block until the

// file is transferred.

client_->send (input_file.data (),

input_file.size ());

break;

　

// Client is storing a file at

// the server.

case HTTP_Request::PUT:

// ...

}

}

　

private:

// Socket endpoint.

Socket_Stream *client_;

　

// ...

};

　

A.2 单线程反应式事件分派

　

下面的代码显示怎样将反应堆模式用于开发Web服务器。当客户连接到服务器时，HTTP_Handler::open方法被调用。服务器登记I/O句柄和在网络句柄“读就绪“时回调的对象（在此例中是this指针）。然后服务器返回事件循环。

当请求数据到达服务器时，reactor_回调HTTP_Handler::handle_input方法。客户数据以非阻塞方式被读取。如果有足够的数据，客户请求就被解析。如果整个客户请求还没有到达，应用就返回反应堆事件循环。

在对GET请求的响应中，服务器对所请求的文件进行内存映射；并在反应堆上登记，以在网络连接变为“写就绪”时被通知。当向连接写入数据不会阻塞调用线程时，reactor_就回调HTTP_Handler::handler_output方法。当所有数据都已发送给客户时，网络连接被关闭。

　

class HTTP_Handler :

public Reactor::Event_Handler

// = TITLE

// Implements the HTTP protocol

// (synchronous reactive version).

//

// = DESCRIPTION

// The Event_Handler base class

// defines the hooks for

// handle_input()/handle_output().

//

// = PATTERN PARTICIPANTS

// Reactor = Reactor

// Event Handler = HTTP_Handler

{

public:

void open (Socket_Stream *client)

{

// Initialize state for request

request_.state_ = INCOMPLETE;

　

// Store reference to client.

client_ = client;

　

// Register with the reactor for reading.

reactor_->register_handler

(client_->handle (),

this,

Reactor::READ_MASK);

}

　

// This is called by the Reactor when

// we can read from the client handle.

void handle_input (void)

{

int result = 0;

　

// Non-blocking read from the network

// connection.

do

result = request_.recv (client_->handle ());

while (result != SOCKET_ERROR && request_.state_ == INCOMPLETE);

　

// No more progress possible,

// blocking will occur

if (request_.state_ == INCOMPLETE && errno == EWOULDBLOCK)

reactor_->register_handler

(client_->handle (),

this,

Reactor::READ_MASK);

else

// We now have the entire request

parse_request ();

}

　

void parse_request (void)

{

// Switch on the HTTP command type.

switch (request_.command ())

{

// Client is requesting a file.

case HTTP_Request::GET:

　

// Memory map the requested file.

file_.map (request_.filename ());

　

// Transfer the file using Reactive I/O.

handle_output ();

break;

　

// Client is storing a file at

// the server.

case HTTP_Request::PUT:

// ...

}

}

　

void handle_output (void)

{

// Asynchronously send the file

// to the client.

if (client_->send (file_.data (),

file_.size ())

== SOCKET_ERROR

&& errno == EWOULDBLOCK)

// Register with reactor...

else

// Close down and releas

resources.

handle_close ();

}

　

private:

// Set at initialization.

Reactor *reactor_;

　

// Memory-mapped file_;

Mem_Map file_;

　

// Socket endpoint.

Socket_Stream *client_;

　

// HTTP Request holder.

HTTP_Request request_;

};

本文转载至ACE开发者网站 作者：Irfan Pyarali Tim Harrison

    一下以一个Hello World程序为演示。
   
    客户端程序。发送一个Hello World到远端的服务器，并接收服务器返回的信息，将信息
打印在屏幕上。

#include <iostream>
#include <string>

#include <ace/ACE.h>
#include <ace/INET_Addr.h>
#include <ace/SOCK_Connector.h>
#include <ace/SOCK_Stream.h>

int main( int argc, char* argv[] )
{
 ACE::init();//初始化ACE库，在windows下一定要

 std::string str = "hello world";

 //设置服务器地址
 //第一个参数是端口，第二个是ip地址，也可以是域名。
 //可以先定义一个地址对象，再用ACE_INET_Addr的set函数来设定。
 //地址的配置很多，具体的参照文档
 ACE_INET_Addr peer_addr( 5050, "127.0.0.1" );
 ACE_SOCK_Stream peer_stream;//定义一个通讯队形

 ACE_SOCK_Connector peer_connector;//定义一个主动连接对象
 peer_connector.connect( peer_stream, peer_addr );//发起一个连接

 peer_stream.send( str.c_str(), str.length() );//发送数据到服务器

 str.erase();
 str.resize( sizeof( "hello world" ) );
 peer_stream.recv( (void*)str.c_str(), str.length() );//接收来自服务器的信息

 std::cout << "from server message : " << str << std::endl;

    ACE::fini();
 return 0;
}

    服务器端代码。接收一个远端的连接，将接收到的信息打印在屏幕上，并将接收到的信
息返回给客户端。
#include <iostream>
#include <string>

#include <ace/ACE.h>
#include <ace/SOCK_Acceptor.h>
#include <ace/SOCK_Stream.h>

int main( int argc, char* argv[] )
{
 ACE::init();

 std::string str;
 str.resize( sizeof( "hello world" ) );

 //设置服务器地址
 ACE_INET_Addr peer_addr( 5050, "127.0.0.1" );

 ACE_SOCK_Stream peer_stream;
 
 //创建被动连接角色对象
 ACE_SOCK_Acceptor peer_acceptor;
 //开启被动连接对象，将对象绑定到一个地址上
 peer_acceptor.open( peer_addr );

 //等待连接
 peer_acceptor.accept( peer_stream );

 //数据通讯
 peer_stream.recv( (void*)str.c_str(), str.length() );
 std::cout << "from client message : " << str << std::endl;
 peer_stream.send( str.c_str(), str.length() );

 ACE::fini();
 return 0;
}
××××以上代码需要ACE库才能运转××××
   
    利用ACE编程的基本框架。
    客户端
    1 创建地址对象。（ACE_INET_Addr）
    2 创建主动连接对象。（ACE_SOCK_Connector）
    3 创建数据通讯对象。（ACE_SOCK_Stream）
    4 设置服务器地址。（ACE_INET_Addr::set）
    5 将数据通讯对象和地址作为参数传给主动连接对象，发起主动连接（ACE_SOCK_Connector::connect）
    6 利用通讯对象接收和发送数据。（ACE_SOCK_Stream::recv和ACE_SOCK_Stream::send）
   
    服务器端
    1 创建地址对象。（ACE_INET_Addr）
    2 创建被动连接对象。（ACE_SOCK_Connector）
    3 创建数据通讯对象。（ACE_SOCK_Stream）
    4 设置服务器地址。（ACE_INET_Addr::set）
    5 将地址作为参数传给被动连接对象，启动接收（ACE_SOCK_Acceptor::open）
    6 将数据通讯对象传给被动连接对象，启动接收，接受连接（ACE_SOCK_Connector::accept）
    7 利用通讯对象接收和发送数据。（ACE_SOCK_Stream::recv和ACE_SOCK_Stream::send）

  ACE_HANDLE get_handle (void) const;
  void set_handle (ACE_HANDLE handle);

protected:
  ACE_IPC_SAP (void);
  ~ACE_IPC_SAP (void);

private:
  ACE_HANDLE handle_;
};

    ACE_SOCK类是使用Socket的基类，所有使用Socket通讯的类都从这个类派生。本类的功
能包括
    1 创建和销毁Socket句柄
    2 获取本地和远端的网络地址
    3 设置和读取Socket选项。
基本结构如下
class ACE_SOCK : public ACE_IPC_SAP
{
public:
  //设置Socket的属性，包装了setsockopt系统函数
  int set_option (int level,
                  int option,
                  void *optval,
                  int optlen) const;
  //获取Socket的属性，包装了getsockopt系统函数
  int get_option (int level,
                  int option,
                  void *optval,
                  int *optlen) const;
  //获得本地地址
  int get_local_addr (ACE_Addr &) const;
  //获取远端地址
  int get_remote_addr (ACE_Addr &) const;
  //关闭Socket
  int close (void);
  //打开一个Socket，没有Qos
  int open (int type,
            int protocol_family,
            int protocol,
            int reuse_addr);
  //打开一个Socket，有Qos
  int open (int type,
            int protocol_family,
            int protocol,
            ACE_Protocol_Info *protocolinfo,
            ACE_SOCK_GROUP g,
            u_long flags,
            int reuse_addr);

protected:
  ACE_SOCK (int type,
            int protocol_family,
            int protocol = 0,
            int reuse_addr = 0);
  ACE_SOCK (int type,
            int protocol_family,
            int protocol,
            ACE_Protocol_Info *protocolinfo,
            ACE_SOCK_GROUP g,
            u_long flags,
            int reuse_addr);
  ACE_SOCK (void);
  ~ACE_SOCK (void);
};

    ACE_SOCK_IO类，包装了Socket数据通讯的基本方法。本类提供的功能
    1 支持数据的发送和接收
    2 支持分散读操作
    3 支持集中写操作
    4 支持阻塞，非阻塞，定时 I/O操作
基本结构如下
class ACE_SOCK_IO : public ACE_SOCK
{
public:
  ACE_SOCK_IO (void);
  ~ACE_SOCK_IO (void);

  //接收数据
  ssize_t recv (void *buf,
                size_t n,
                const ACE_Time_Value *timeout = 0) const;
  //分散读操作
  ssize_t recv (iovec iov[],
                size_t n,
                const ACE_Time_Value *timeout = 0) const;
  //发送数据             
  ssize_t send (const void *buf,
                size_t n,
                const ACE_Time_Value *timeout = 0) const;
  //集中写操作
  ssize_t send (const iovec iov[],
                size_t n,
                const ACE_Time_Value *timeout = 0) const;
};

    ACE_SOCK_Stream类，继承ACE_SOCK_IO类。在ACE_SOCK_IO类提供的功能上，添加了发送
和接收刚好n个字节的能力。基本结构如下
class ACE_Export ACE_SOCK_Stream : public ACE_SOCK_IO
{
public:
  ACE_SOCK_Stream (void);
  ACE_SOCK_Stream (ACE_HANDLE h);
  ~ACE_SOCK_Stream (void);
 
  //刚好读取n个字节的数据
  ssize_t recv_n (void *buf,
                  size_t len,
                  const ACE_Time_Value *timeout = 0,
                  size_t *bytes_transferred = 0) const;
  //分散读刚好n个字节操作
  ssize_t recvv_n (iovec iov[],
                   int iovcnt,
                   const ACE_Time_Value *timeout = 0,
                   size_t *bytes_transferred = 0) const;
  //刚好发送n个字节的数据
  ssize_t send_n (const void *buf,
                  size_t len,
                  const ACE_Time_Value *timeout = 0,
                  size_t *bytes_transferred = 0) const;
  //集中写刚好n个字节操作
  ssize_t sendv_n (const iovec iov[],
                   int iovcnt,
                   const ACE_Time_Value *timeout = 0,
                   size_t *bytes_transferred = 0) const;

  int close_reader (void);
  int close_writer (void);

  int close (void);

  typedef ACE_INET_Addr PEER_ADDR;
};

    ACE_SOCK_Acceptor类是一个工厂类，用来被动产生一个新的通讯端点。提供如下能力
    1 接收对等端的连接
    2 连接可以通过阻塞、非阻塞或定时方式接受。
基本结构如下
class ACE_Export ACE_SOCK_Acceptor : public ACE_SOCK
{
public:

  ACE_SOCK_Acceptor (void);
  ACE_SOCK_Acceptor (const ACE_Addr &local_sap,
                     int reuse_addr = 0,
                     int protocol_family = PF_UNSPEC,
                     int backlog = ACE_DEFAULT_BACKLOG,
                     int protocol = 0);
  ~ACE_SOCK_Acceptor (void);

  //打开一个监听
  int open (const ACE_Addr &local_sap,
            int reuse_addr = 0,
            int protocol_family = PF_UNSPEC,
            int backlog = ACE_DEFAULT_BACKLOG,
            int protocol = 0);

  int close (void);
  //接受一个对等端的连接，产生一个通讯
  int accept (ACE_SOCK_Stream &new_stream,
              ACE_Addr *remote_addr = 0,
              ACE_Time_Value *timeout = 0,
              int restart = 1,
              int reset_new_handle = 0) const;
};

    ACE_SOCK_Connector类是一个工厂类，用来主动建立一个新的通讯端。提供的功能如下
    1 发起一个到对等接受者的连接，并在连接后产生一个通讯对象
    2 连接可以通过阻塞、非阻塞或定时方式发起
基本结构如下
class ACE_SOCK_Connector
{
public:
  ACE_SOCK_Connector (void);
  ACE_SOCK_Connector (ACE_SOCK_Stream &new_stream,
                      const ACE_Addr &remote_sap,
                      const ACE_Time_Value *timeout = 0,
                      const ACE_Addr &local_sap = ACE_Addr::sap_any,
                      int reuse_addr = 0,
                      int flags = 0,
                      int perms = 0,
                      int protocol = 0);

  //发起一个连接
  int connect (ACE_SOCK_Stream &new_stream,
               const ACE_Addr &remote_sap,
               const ACE_Time_Value *timeout = 0,
               const ACE_Addr &local_sap = ACE_Addr::sap_any,
               int reuse_addr = 0,
               int flags = 0,
               int perms = 0,
               int protocol = 0);

  ~ACE_SOCK_Connector (void);

  int complete (ACE_SOCK_Stream &new_stream,
                ACE_Addr *remote_sap = 0,
                const ACE_Time_Value *timeout = 0);
};

    以上的类结构是简化的，以突出重点功能。要完全了解每个类，看源代码。

  return result;
}

    分发的主体函数是dispatch_handles,在ACE_WFMO_Reactor中定义，伪实现
代码如下
int ACE_WFMO_Reactor::dispatch_handles (DWORD wait_status)
{
  DWORD dispatch_slot = 0;

  //活动的句柄总数
  DWORD max_handlep1 = this->handler_rep_.max_handlep1 ();

  //查找要分发的句柄的索引
  for (int number_of_handlers_dispatched = 1;;++number_of_handlers_dispatched)
  {
      //计算有事件发生，要分发的句柄索引
      dispatch_slot += wait_status - WAIT_OBJECT_0;
      //分发给相应的事件处理对象
      if (this->dispatch_handler (dispatch_slot, max_handlep1) == -1)
        return -1;

      ++dispatch_slot;

      if (dispatch_slot >= max_handlep1)
        return number_of_handlers_dispatched;//分发了几个事件

      //检查剩下的句柄中有没有有事件发生的
      wait_status = this->poll_remaining_handles (dispatch_slot);
      switch (wait_status)
      {
        case WAIT_FAILED: // Failure.
          ACE_OS::set_errno_to_last_error ();
          /* FALLTHRU */
        case WAIT_TIMEOUT:
          // There are no more handles ready, we can return.
          return number_of_handlers_dispatched;//分发了几个事件
      }
  }
}

    找到具体事件处理对象主体函数complex_dispatch_hander,在ACE_WFMO_Reactor
中定义，为代码如下
int ACE_WFMO_Reactor::complex_dispatch_handler (DWORD slot,
                                                ACE_HANDLE event_handle)
{
  //找到当前的分发的信息
  ACE_WFMO_Reactor_Handler_Repository::Current_Info &current_info =
    this->handler_rep_.current_info ()[slot];

  WSANETWORKEVENTS events;
  ACE_Reactor_Mask problems = ACE_Event_Handler::NULL_MASK;
  if (::WSAEnumNetworkEvents ((SOCKET) current_info.io_handle_,
                              event_handle,
                              &events) == SOCKET_ERROR)
    problems = ACE_Event_Handler::ALL_EVENTS_MASK;
  else
  {
      //发生的事件于要检测的事件是否相同，相同就分发
      events.lNetworkEvents &= current_info.network_events_;
      while (events.lNetworkEvents != 0)
      {
          ACE_Event_Handler *event_handler = current_info.event_handler_;

          //调用事件处理对象，进行事件处理
          problems |= this->upcall (current_info.event_handler_,
                                    current_info.io_handle_,
                                    events);

          if (this->handler_rep_.scheduled_for_deletion (slot))
            break;
      }
  }

  return 0;
}

2
// Waits for and dispatches all events.  Returns -1 on error, 0 if
// max_wait_time expired, or the number of events that were dispatched.
int ACE_WFMO_Reactor::event_handling (ACE_Time_Value *max_wait_time,
                                      int alertable)
{
  ACE_TRACE ("ACE_WFMO_Reactor::event_handling");

  // Make sure we are not closed
  if (!this->open_for_business_ || this->deactivated_)
      return -1;

  // Stash the current time -- the destructor of this object will
  // automatically compute how much time elapsed since this method was
  // called.
  ACE_Countdown_Time countdown (max_wait_time);

  int result;
 
  do
  {
      // Check to see if it is ok to enter ::WaitForMultipleObjects
      // This will acquire <this->lock_> on success On failure, the
      // lock will not be acquired
     
      result = this->ok_to_wait (max_wait_time, alertable);
      if (result != 1)
        return result;

      // Increment the number of active threads
      ++this->active_threads_;

      // Release the <lock_>
      this->lock_.release ();

      // Update the countdown to reflect time waiting to play with the
      // mut and event.
     
      countdown.update ();

      // Calculate timeout
      int timeout = this->calculate_timeout (max_wait_time);

      // Wait for event to happen
      DWORD wait_status = this->wait_for_multiple_events (timeout,
                                                          alertable);

      // Upcall
      result = this->safe_dispatch (wait_status);
      if (0 == result)
      {
          // wait_for_multiple_events timed out without dispatching
          // anything.  Because of rounding and conversion errors and
          // such, it could be that the wait loop timed out, but
          // the timer queue said it wasn't quite ready to expire a
          // timer. In this case, max_wait_time won't have quite been
          // reduced to 0, and we need to go around again. If max_wait_time
          // is all the way to 0, just return, as the entire time the
          // caller wanted to wait has been used up.
          countdown.update ();     // Reflect time waiting for events
         
          if (0 == max_wait_time || max_wait_time->usec () == 0)
            break;
      }
  }while (result == 0);

  return result;
}

3
int ACE_WFMO_Reactor::safe_dispatch (DWORD wait_status)
{
  int result = -1;
  ACE_SEH_TRY
  {
      result = this->dispatch (wait_status);
  }
  ACE_SEH_FINALLY
  {
      this->update_state ();
  }

  return result;
}

4
int ACE_WFMO_Reactor::dispatch (DWORD wait_status)
{
  int handlers_dispatched = 0;

  // Expire timers
  handlers_dispatched += this->expire_timers ();

  switch (wait_status)
  {
  case WAIT_FAILED: // Failure.
      ACE_OS::set_errno_to_last_error ();
      return -1;

  case WAIT_TIMEOUT: // Timeout.
      errno = ETIME;
      return handlers_dispatched;

  default:  // Dispatch.
      // We'll let dispatch worry about abandoned mutes.
      handlers_dispatched += this->dispatch_handles (wait_status);
      return handlers_dispatched;
  }
}

5
// Dispatches any active handles from <handles_[slot]> to
// <handles_[max_handlep1_]>, polling through our handle set looking
// for active handles.

int ACE_WFMO_Reactor::dispatch_handles (DWORD wait_status)
{
  // dispatch_slot is the absolute slot.  Only += is used to
  // increment it.
  DWORD dispatch_slot = 0;

  // Cache this value, this is the absolute value.
  DWORD max_handlep1 = this->handler_rep_.max_handlep1 ();

  // nCount starts off at <max_handlep1>, this is a transient count of
  // handles last waited on.
  DWORD nCount = max_handlep1;

  for (int number_of_handlers_dispatched = 1;;++number_of_handlers_dispatched)
  {
      const bool ok = (wait_status >= WAIT_OBJECT_0 && wait_status <= (WAIT_OBJECT_0 + nCount));

      if (ok)
        dispatch_slot += wait_status - WAIT_OBJECT_0;
      else
        // Otherwise, a handle was abandoned.
        dispatch_slot += wait_status - WAIT_ABANDONED_0;

      // Dispatch handler
      if (this->dispatch_handler (dispatch_slot, max_handlep1) == -1)
        return -1;

      // Increment slot
      ++dispatch_slot;

      // We're done.
      if (dispatch_slot >= max_handlep1)
        return number_of_handlers_dispatched;

      // Readjust nCount
      nCount = max_handlep1 - dispatch_slot;

      // Check the remaining handles
      wait_status = this->poll_remaining_handles (dispatch_slot);
      switch (wait_status)
      {
        case WAIT_FAILED: // Failure.
          ACE_OS::set_errno_to_last_error ();
          /* FALLTHRU */
        case WAIT_TIMEOUT:
          // There are no more handles ready, we can return.
          return number_of_handlers_dispatched;
      }
  }
}

6
int ACE_WFMO_Reactor::dispatch_handler (DWORD slot,
                                        DWORD max_handlep1)
{
  // Check if there are window messages that need to be dispatched
  if (slot == max_handlep1)
    return this->dispatch_window_messages ();

  // Dispatch the handler if it has not been scheduled for deletion.
  // Note that this is a very week test if there are multiple threads
  // dispatching this slot as no locks are held here. Generally, you
  // do not want to do something like deleting the this pointer in
  // handle_close() if you have registered multiple times and there is
  // more than one thread in WFMO_Reactor->handle_events().
  else if (!this->handler_rep_.scheduled_for_deletion (slot))
  {
      ACE_HANDLE event_handle = *(this->handler_rep_.handles () + slot);

      if (this->handler_rep_.current_info ()[slot].io_entry_)
        return this->complex_dispatch_handler (slot,
                                               event_handle);
      else
        return this->simple_dispatch_handler (slot,
                                              event_handle);
  }
  else
    // The handle was scheduled for deletion, so we will skip it.
    return 0;
}

7
int ACE_WFMO_Reactor::complex_dispatch_handler (DWORD slot,
                                                ACE_HANDLE event_handle)
{
  // This dispatch is used for I/O entires.

  ACE_WFMO_Reactor_Handler_Repository::Current_Info &current_info =
    this->handler_rep_.current_info ()[slot];

  WSANETWORKEVENTS events;
  ACE_Reactor_Mask problems = ACE_Event_Handler::NULL_MASK;
  if (::WSAEnumNetworkEvents ((SOCKET) current_info.io_handle_,
                              event_handle,
                              &events) == SOCKET_ERROR)
    problems = ACE_Event_Handler::ALL_EVENTS_MASK;
  else
  {
      // Prepare for upcalls. Clear the bits from <events> representing
      // events the handler is not interested in. If there are any left,
      // do the upcall(s). upcall will replace events.lNetworkEvents
      // with bits representing any functions that requested a repeat
      // callback before checking handles again. In this case, continue
      // to call back unless the handler is unregistered as a result of
      // one of the upcalls. The way this is written, the upcalls will
      // keep being done even if one or more upcalls reported problems.
      // In practice this may turn out not so good, but let's see. If any
      // problems, please notify Steve Huston <shuston@riverace.com>
      // before or after you change this code.
      events.lNetworkEvents &= current_info.network_events_;
      while (events.lNetworkEvents != 0)
      {
          ACE_Event_Handler *event_handler = current_info.event_handler_;

          int reference_counting_required =
            event_handler->reference_counting_policy ().value () ==
            ACE_Event_Handler::Reference_Counting_Policy::ENABLED;

          // Call add_reference() if needed.
          if (reference_counting_required)
          {
              event_handler->add_reference ();
          }

          // Upcall
          problems |= this->upcall (current_info.event_handler_,
                                    current_info.io_handle_,
                                    events);

          // Call remove_reference() if needed.
          if (reference_counting_required)
          {
              event_handler->remove_reference ();
          }

          if (this->handler_rep_.scheduled_for_deletion (slot))
            break;
      }
  }

  if (problems != ACE_Event_Handler::NULL_MASK
      && !this->handler_rep_.scheduled_for_deletion (slot)  )
    this->handler_rep_.unbind (event_handle, problems);

  return 0;
}

8
ACE_Reactor_Mask ACE_WFMO_Reactor::upcall (ACE_Event_Handler *event_handler,
                                           ACE_HANDLE io_handle,
                                           WSANETWORKEVENTS &events)
{
  // This method figures out what exactly has happened to the socket
  // and then calls appropriate methods.
  ACE_Reactor_Mask problems = ACE_Event_Handler::NULL_MASK;

  // Go through the events and do the indicated upcalls. If the handler
  // doesn't want to be called back, clear the bit for that event.
  // At the end, set the bits back to <events> to request a repeat call.

  long actual_events = events.lNetworkEvents;
  int action;

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_WRITE))
  {
      action = event_handler->handle_output (io_handle);
      if (action <= 0)
      {
          ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_WRITE);
          if (action == -1)
            ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::WRITE_MASK);
      }
  }

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_CONNECT))
  {
      if (events.iErrorCode[FD_CONNECT_BIT] == 0)
      {
          // Successful connect
          action = event_handler->handle_output (io_handle);
          if (action <= 0)
          {
              ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_CONNECT);
              if (action == -1)
                ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::CONNECT_MASK);
          }
      }
      // Unsuccessful connect
      else
      {
          action = event_handler->handle_input (io_handle);
          if (action <= 0)
          {
              ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_CONNECT);
              if (action == -1)
                ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::CONNECT_MASK);
          }
      }
  }

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_OOB))
  {
      action = event_handler->handle_exception (io_handle);
      if (action <= 0)
      {
          ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_OOB);
          if (action == -1)
            ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::EXCEPT_MASK);
      }
  }

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_READ))
  {
      action = event_handler->handle_input (io_handle);
      if (action <= 0)
      {
          ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_READ);
          if (action == -1)
            ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::READ_MASK);
      }
  }

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_CLOSE)
      && ACE_BIT_DISABLED (problems, ACE_Event_Handler::READ_MASK))
  {
      action = event_handler->handle_input (io_handle);
      if (action <= 0)
      {
          ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_CLOSE);
          if (action == -1)
            ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::READ_MASK);
      }
  }

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_ACCEPT))
  {
      action = event_handler->handle_input (io_handle);
      if (action <= 0)
      {
          ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_ACCEPT);
          if (action == -1)
            ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::ACCEPT_MASK);
      }
  }

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_QOS))
  {
      action = event_handler->handle_qos (io_handle);
      if (action <= 0)
      {
          ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_QOS);
          if (action == -1)
            ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::QOS_MASK);
      }
  }

  if (ACE_BIT_ENABLED (actual_events, FD_GROUP_QOS))
  {
      action = event_handler->handle_group_qos (io_handle);
      if (action <= 0)
      {
          ACE_CLR_BITS (actual_events, FD_GROUP_QOS);
          if (action == -1)
            ACE_SET_BITS (problems, ACE_Event_Handler::GROUP_QOS_MASK);
      }
  }

  events.lNetworkEvents = actual_events;
  return problems;
}