第0篇

0.3.1 面向对象中间件层

1、常见面向对象中间件体系结构： 1）主机基础设施中间件：对并发和ipc机制封装，如JavaPackage、ACE 2）分布式中间件：扩充1），使一些网络编程任务（连接管理和内存管理、整编、解编、端点和请求的多路分离）自动化，即只需向目标对象请求操作，不关心目标的位置、语言、OS、硬件，核心是ORB（Object Request Broker），如COM+、Java RMI、CORBA，主要是管理支持“面向对象”分布式编程模型的终端系统资源， 3）公共中间件服务：扩展2），定义了更高层次、独立于特定领域的服务，如事件通知、日志记录、持久性安全且可恢复的事务，是对整个分布式系统中的各种资源进行分配、调度和协调 4）特定领域中间件服务：满足特定领域（如电信、电子商务、医疗保健、过程自动化、航空电子）的特定需求，面向“纵向市场”（其他中间件层提供的是广泛复用、横向的机制和服务）

0.4 ACE工具包

1、 ACE软件包基础： 1）ACE OS Adaptation层：封装了原始的基于C的OS API，提供统一的OS接口 2）ACE C++ Wrapper Facade层：在类型安全的面向对象接口中封装了一些C++类，而不再是独立的C函数 3）ACE framework层：集成、扩充2），运用高级的并发和网络编程模式，具体化ACE中多组相关类之间的标准控制流程和合作，获得更大范围的软件可复用性 a）事件多路分离和分发框架：Reactor和Proactor框架，自动处理和应用相关的处理程序的多路分离和分发，以相应各种基于I/O、计时器、信号、同步的事件 b）连接建立和服务初始化框架，Acceptor-Connertor框架，将主动和被动初始化角色，和初始化结束后通信对等服务所执行的应用处理，分离开来 c）并发框架：Task框架，实现主要的并发模式（Active Object、Half-Sync/Half-Async），将方法的执行/请求、同步/异步处理分离开来 d）服务配置起框架：Component Configurator组建配置起模式，支持开发后期动态组装，运行期间动态重新配置 e）流框架：Pipes and Filters模式，每个处理步骤封装在过滤模块。 4）ACE网络服务组件层：网络服务库，库中的服务被包装成组件，ACE库本身不包含这些组件，它们被捆绑在ACE软件的发行包中，提供的功能有，演示ACE功能的常见使用方式、提取客服用的网络应用构件

第1篇 面向对象网络编程

第1章 通信设计空间

1.1 无连接与面向连接

无连接提供“面向消息”服务，即每个消息独立寻址发送，不保证到达次序，不保证一定会到达，如用户数据报协议UDP/IP，可直接用于多媒体应用，允许一定程度的数据丢失，还是支持不可靠的多播、广播 面向连接提供可靠、有序、不重复的发送服务，如传输控制协议TCP，用于面向会话的应用，设计时必须考虑： （1）数据成帧策略：某些面向连接（TP4、XTP）协议支持面向消息发送策略，而TCP是字节流协议，不保护应用程序消息的边界，因此要在字节流上实现数据分帧机制 （2）连接多路复用策略 1）多路复用：多线程的客户请求都通过一条TCP连接传递给服务器进程，优点节省OS资源，缺点编程难、效率低、确定性低 2）非多路复用：每个库户通过不同的连接和对等服务程序通信，优点可以更好控制通信的优先级，同步开销小，发送和接收双向请求不需要额外的锁定工作，缺点使用更多OS资源，某些环境（如大容量电子商务服务器）伸缩性不是很好

1.2 同步、异步消息交换

管理请求-应答协议交换策略：同步、异步，选择时考虑的因素请求之间的关联性、底层协议或传输介质的延迟 （1）同步请求-应答协议：锁步次序交换，即每个请求必须同步接收到一个应答，才能发送下一个请求，使用场合： 1）请求的结果决定后续请求 2）应用程序中交换的信息需要在低延迟网络中执行短期处理 3）比异步性能提高 （2）异步请求-应答协议：将请求连续发送到服务端，不需要等应当再发下一个请求，因此需要一种策略来检查请求的丢失或失败，然后重新发送，使用场合： 1）无需应答就可以决定后续请求，每个请求是独立的 2）通信延迟和请求所需处理事件密切相关

1.3 消息传递、共享内存

消息传递：明确地通过IPC（Inter Process Communication，进程间通信）机制交换字节流和“面向记录”的数据，IPC机制：通过IPC信道，将数据以消息形式从一个进程或线程传输给另一个进程或线程 共享内存：允许相同或不同主机上的多个进程访问、交换数据，就像数据位于没一个进程的本地地址空间一样，两种形式： （1）本地共享内存：进程拥有一个或多个共享内存区，可以被映射到不同的虚拟地址范围 1）System V UNIX共享内存，shmget()创建或返回共享内存区，进程通过shmat()将该内存去挂接到自己的虚拟地址空间 2）内存映射文件，文件的全部或局部映射到虚拟内存区，该虚拟内存区被多个进程共享，内存映射文件的内存可以转存至永久存储器中 （2）分布式共享内存DSM：程序设计的一种抽象，扩张了OS虚拟内存机制，以供应程序所需，通过全局/共享内存中的数据尽心透明的进程间通信，提现共享内存多处理器和分布式系统这两种计算范式的结合

第2章 Socket API 概述

2.1 操作系统IPC机制

操作系统IPC机制分为两类： 本地IPC：位于同一计算机上实体间通信，如共享内存、管道、UNIX领域、socket、门、信号等 远程IPC：允许配置或分布在一个网络上的实体间通信，如Internet邻域socket、X.25电路、Win32命名管道

2.2 Socket API

Socket API包含大约20多个系统函数，分为五类： 1）本地环境管理，管理本地环境信息，这些信息通常存储在OS内核或系统库中 socket()、bind()、getsockname()、getpeername()、close() 2）连接的建立和终止 connect()、listen()、accept()、shutdown() 3）数据传输机制，通过socket句柄发送和接收数据 send()、recv()通过特定I/O口传送和接收数据缓冲区 sendto()、recvfrom()交换“无连接”数据包，每一个sendto调用都要提供接收方IP UNIX上还可用于其他类型的I/O句柄，如文件和终端设备，read()和write()、readv()和writev()、sendmsg()和recvmsg() 4）选项管理，可改变缺省的socket行为，来支持多播广播，能修改/查询传输缓冲区大小 setsockopt()：在协议栈的不同层修改选项 getsockopt()：在协议栈的不同层查询选项 5）网络地址，将可读性名称解析为地基网络地址 gethostbyname()、gethostbyaddr()处理主机名和IPv4地址在指尖的网络地址映射 getipnodebyname()、getipnodebyaddr()处理主机名和IPv4/IPv6地址之间的网络地址映射 getservbyname()通过具有可读性的名称标识服务 Socket API常用来编写TCP/IP应用层程序，也可以支持多个通信领域，通信领域由协议簇和地址簇确定： 1）协议簇：如UNIX领域（PF-UNIX）、Internet领域的IPv4（PF-INET）和IPv6（PF-INET6）、ATM（PF-ATMSVC）、X.25（PF-X25）、Appletalk（PF-APPLETALK）等 2）服务类型：如有序可靠的字节流SOCK_STREAM、不可靠的数据报SOCK_DGRAM等，通过PF_INET（或PF_INET6）和SOCK_STREAM标志给socket()函数，就制定了TCP/IP协议

2.3 Socket API局限性

2.3.1 容易出错

2.3.2 过于复杂

2.3.3 不可移植或不统一

各平台之间存在分歧： 1）函数名称：如read、write函数无法移植到所有操作系统，Windows定义了不同的函数ReadFile、WriteFile、closesocket等 2）函数语义：如UNIX、Win32中，可以将NULL指针传给accept，其他平台不一定可以 3）Socket句柄类型不同 4）头文件名称不同

第3章 ACE Socket Wrapper Facade

3.1 概述

3.2 ACE_Addr类和ACE_INET_Addr类

3.3 ACE_IPC_SAP类

抽象类 enable()和disable()：启用/禁止“I/O句柄”选项 set_handle()和get_handle()：设置和获取底层I/O句柄

3.4 ACE_SOCK类

抽象类 Open()和close()：创建和销毁socket通信端点 set_local_addr()和get_remote_addr()：分别返回本地和远程对等端的地址 set_option()和get_option()：设置和获取socket选项

3.5 ACE_SOCK_Connector类

factory，用于主动建立新的通信端，功能： 1）发起到“对等接受着”的连接，建立连接后初始化一个ACE_SOCK_Stream对象 2）连接可通过“阻塞”、“非阻塞”、“定时”方式发起，通过ACE_Time_value值来控制connect方法 3）运用C++ traits，支持泛型编程，可以通过c++参数化类型进行功能上批量替换

3.6 ACE_SOCK_IO类和ACE_SOCK_Stream类

ACE_SOCK_Stream类，派生自ACE_SOCK_IO类，封装了“数据模式”socket支持的数据传输机制 send()和recv()：读写字节数可能比请求的字节数少，收OS缓冲机制和传输协议流量控制影响 send_n()和recv_n()：少量写入、少量读取 sendv_n()和recvv_n()：使用OS的分散读取、集中发送系统函数

3.7 ACE_SOCK_Acceptor类

open()、accept()

第4章 网络日志服务程序的实现

4.1 概述

4.2 ACE_Message_Block类

高效管理具有固定/可变长度的消息 模型大致基于System VSTREAMS消息缓冲机制，支持两种消息： 简单消息：至包含一个ACE_Message_Block 复合消息：包含多个ACE_Message_Block，依据Composite模式连接，形成一种结构，构造“递归聚合体”

4.3 ACE_InputCDR类和ACE_OutputCDR类

4.4 日志服务器初始版

4.4.1 Logging_Server基类

Loggint_Server::run()模版方法，其中的open、wait_for_multiple_events、handle_data、handle_connections都是hook方法，可以被子类重写

4.4.2 Logging_Handler类

方法有recv_log_record()、write_log_record()、log_record()

4.4.3 Iterative——Logging_Server类

1）hook方法handle_connection接收客户新连接，收到下个客户连接前会阻塞 2）hook方法handle_data读取和处理，直到连接关闭或发生错误 3）回到1）

4.5 客户程序

Logging_Client类，send方法

第2篇 并发式面向对象网络编程

第5章 并发设计空间

5.1 循环、并发、反应式服务器

（1）循环式服务器：处理后续请求之前，会完整处理每个客户请求，处理一个请求时，要么讲其他请求排成队列，要么忽略，适合短期服务（如标准Internet RCHO和DATIME服务）、不经常运行的服务（如夜间才运行的“远程文件系统备份服务”） （2）并发式服务器：同时处理多个客户请求，要使用多进程或多线程，单服务服务器则同一服务的多副本可同时运行，多服务服务器则不同服务的多副本也可同时运行，适合I/O操作频繁的服务、执行时间会变的长周期服务，需要使用信号量或互斥锁保证进程线程键的合作和数据共享，通常对每个客户请求，主线程会单独创建一个工作者线程，如线程池、进程池模型 （3）反应式服务器：几乎是同时处理多个请求，所有处理实际在一个线程中完成，通常通过“同步事件多路分离”策略来实现，即多个服务请求有一个单线程进程依次循环处理，如基于select()的反应式服务器 局限性： 编程复杂性增加：需要显式创建事件循环线程、手动保存和恢复环境信息 可靠性和性能降低：一个操作失败整个服务器进程会挂起，只要有一个服务调用系统函数出错，os会阻塞整个进程，降低服务器进程性能，如果只是用非阻塞方法，很难使用DMA之类的高级技术，也就无法利用数据和指令缓存的引用局部性来提高性能 通过并发式服务器或异步I/O可以解决这些局限性

5.2 进程与线程

多进程->多线程

5.3 进程/线程创建策略 

（1）急式创建策略：服务器创建期间，会预先创建一个或多个进程/线程，形成一个池，池可以静态或动态扩充或收缩，可通过半同步/半异步模式将I/O层请求向上提供给池中工作者线程，或通过领导者/跟随者模式管理线程池（池中请求没有同步或排序限制时，用该模式可提高性能） （2）随需创建策略：在客户连接或数据请求来时创建新进程或线程

5.4 用户、核心、混合线程模型

（1）模型之间的区别主要是线程所处的竞争范围不同： 1）进程竞争范围：线程在统一进程中竞争被调度的CPU时间，不和其他进程的线程竞争 2）系统竞争范围：无论线程和什么进程关联，直接和系统范围内其他线程竞争， （2）三种线程调度模型： 1）N:1用户线程模型 2）1：1核心线程模型：“系统范围”线程 3）N:M混合线程模型 （3）竞争范围选择： 1）为避免和其他任务发生冲突而创建线程，应使用“系统范围”线程，1:1模型系统直接可提供系统范围线程，N:M模型系统中，可以显示请求系统竞争，N:1系统则不方便 2）为简化应用程序设计而创建线程，使用“进程范围”线程，N:1模型直接得到或N:M模型中请求得到 （4）利用多线程，掌握同步模式和OS并发机制可简化程序设计 （5）多线程比使用同步/异步事件处理模式（如Reactor或Proactor）更直接