Client客户端模块

news2024/11/24 2:06:05

一.Client模块介绍

二.Client具体实现

1.消费者/订阅者模块

2.信道管理模块

3.异步线程模块

4.连接管理模块

这个模块同样是针对muduo库客户端连接的二次封装,向用户提供创建channel信道的接口,创建信道后,可以通过信道来获取指定服务。

三.全部代码

consumer.hpp

#pragma once
#include "../common_mq/helper.hpp"
#include "../common_mq/logger.hpp"
#include "../common_mq/msg.pb.h"
#include <unordered_map>
#include <mutex>
#include <memory>
#include <cassert>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <functional>
namespace mq
{
    // tag  BasicAttributes body
    using ConsumerCallBack = std::function<void(const std::string &, const msg::BasicAttributes *, const std::string &)>;
    struct Consumer
    {
        using ptr = std::shared_ptr<Consumer>;

        std::string _tag;     // 消费者标识
        std::string _qname;   // 订阅的队列的名称
        bool _auto_ack;       // 是否自动确认
        ConsumerCallBack _cb; // 消费者回调函数
        Consumer(const std::string &ctag, const std::string &qname, bool auto_ack, const ConsumerCallBack &cb)
            : _tag(ctag), _qname(qname), _auto_ack(auto_ack), _cb(cb)
        {
            DLOG("consumer:%s created %p", ctag.c_str(), this);
        }
        Consumer()
        {
            DLOG("consumer created %p", this);
        }
        ~Consumer()
        {
            DLOG("consumer destroyed %p", this);
        }
    };
};

channel.hpp

#pragma once
#include "../common_mq/helper.hpp"
#include "../common_mq/logger.hpp"
#include "../common_mq/msg.pb.h"
#include "../common_mq/myproto.pb.h"
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <mutex>
#include <memory>
#include <cassert>
#include <cstring>
#include "muduo/net/TcpConnection.h"
#include <condition_variable>
#include "consumer.hpp"
#include "proto/codec.h"
#include "../common_mq/myproto.pb.h"

namespace mq
{
    using BasicConsumeRspPtr = std::shared_ptr<msg::BasicConsumeRsp>;
    using BasicCommonResponsePtr = std::shared_ptr<msg::BasicCommonResponse>;
    using ProtobufCodecPtr = std::shared_ptr<ProtobufCodec>;
    class Channel
    {
    private:
        std::string _chid;                                                        // 信道ID
        Consumer::ptr _consumer;                                                  // 消费者对象
        muduo::net::TcpConnectionPtr _conn;                                       // 连接对象
        ProtobufCodecPtr _codec;                                                  // 编解码器
        std::mutex _mutex;                                                        // 互斥锁
        std::condition_variable _cv;                                              // 条件变量
        std::unordered_map<std::string, BasicCommonResponsePtr> _consume_rsp_map; // 存放常规响应的map

    public:
        using ptr = std::shared_ptr<Channel>;

        Channel(const muduo::net::TcpConnectionPtr &conn,
                const ProtobufCodecPtr &codec)
            : _conn(conn), _codec(codec)
        {
            _chid = UUIDHelper::uuid();
            DLOG("channel:%s created", _chid.c_str());
        }
        Channel()
        {
        }
        ~Channel()
        {
            basicCancel();
            DLOG("channel:%s destroyed", _chid.c_str());
        }
        std::string chid() const
        {
            return _chid;
        }

        // 发送请求,在服务器端处理请求,创建相应的数据结构对象
        // 1. 声明/删除/查找交换机
        bool declareExchange(const std::string &name, msg::ExchangeType type,
                             bool durable,
                             bool auto_del,
                             google::protobuf::Map<std::string, std::string> &args)
        {
            // 构建请求
            msg::DeclareExchangeReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_e_name(name);
            req.set_e_type(type);
            req.set_durable(durable);
            req.set_auto_delete(auto_del);
            req.mutable_args()->swap(args);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("declare exchange failed, name:%s", name.c_str());
                return false;
            }
            return true;
        }
        bool removeExchange(const std::string &name)
        {
            // 构建请求
            msg::RemoveExchangeReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_e_name(name);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("remove exchange failed, name:%s", name.c_str());
                return false;
            }
            return true;
        }
        // 2. 声明/删除队列
        bool declareQueue(const std::string &name, bool durable,
                          bool exclusive, bool auto_del,
                          google::protobuf::Map<std::string, std::string> &args)
        {
            // 构建请求
            msg::DeclareQueueReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_q_name(name);
            req.set_durable(durable);
            req.set_exclusive(exclusive);
            req.set_auto_delete(auto_del);
            req.mutable_args()->swap(args);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("declare queue failed, name:%s", name.c_str());
                return false;
            }
            return true;
        }
        bool removeQueue(const std::string &name)
        {
            // 构建请求
            msg::RemoveQueueReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_q_name(name);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("remove queue failed, name:%s", name.c_str());
                return false;
            }
            return true;
        }

        // 3. 绑定/解绑
        bool bind(const std::string &ename, const std::string &qname, const std::string &key)
        {
            // 构建请求
            msg::BindReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_e_name(ename);
            req.set_q_name(qname);
            req.set_bind_key(key);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("bind failed, ename:%s, qname:%s, key:%s", ename.c_str(), qname.c_str(), key.c_str());
                return false;
            }
            return true;
        }
        bool unbind(const std::string &ename, const std::string &qname)
        {
            // 构建请求
            msg::UnbindReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_e_name(ename);
            req.set_q_name(qname);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("unbind failed, ename:%s, qname:%s", ename.c_str(), qname.c_str());
                return false;
            }
            return true;
        }
        // 4. 订阅/取消订阅
        bool basicSubscribe(const std::string &qname, const std::string &consumer_tag, bool auto_ack, const ConsumerCallBack &cb)
        {
            if (_consumer.get() != nullptr)
            {
                ELOG("channel has consumer, qname:%s, consumer_tag:%s", qname.c_str(), consumer_tag.c_str());
                return false;
            }

            // 构建请求
            msg::BasicSubscribeReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_q_name(qname);
            req.set_consumer_tag(consumer_tag);
            req.set_auto_ack(auto_ack);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("basic subscribe failed, qname:%s, consumer_tag:%s", qname.c_str(), consumer_tag.c_str());
                return false;
            }
            // 注册消费者
            _consumer = std::make_shared<Consumer>(consumer_tag, qname, auto_ack, cb);
            return true;
        }
        void basicCancel()
        {
            if (_consumer.get() == nullptr)
            {
               // DLOG("不是消费者信道,不需要取消订阅");
                return;
            }
            // 构建请求
            msg::BasicCancelReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_consumer_tag(_consumer->_tag);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("basic cancel failed, consumer:%s", _consumer->_tag.c_str());
                return;
            }
            // 注销消费者
            _consumer.reset();
            return;
        }
        // 5. 消息的发布,确认
        bool basicPublish(const std::string &ename, msg::BasicAttributes *bp, const std::string &body)
        {
            // 构建请求
            msg::BasicPublishReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_e_name(ename);
            req.set_body(body);
            if (bp != nullptr)
            {
                req.mutable_attr()->CopyFrom(*bp);
            }
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("basic publish failed, qname:%s", ename.c_str());
                return false;
            }
            return true;
        }

        void basicAck(const std::string &id)
        {
            if (_consumer.get() == nullptr)
            {
                ELOG("channel has no consumer, qname:%s, id:%s", _consumer->_qname.c_str(), id.c_str());
                return;
            }
            // 构建请求
            msg::BasicAckReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            req.set_q_name(_consumer->_qname);
            req.set_messagg_id(id);
            // 发送请求
            _codec->send(_conn, req);
            // 异步操作,需要等待响应

            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            if (rsp->success() != true)
            {
                ELOG("basic ack failed, qname:%s, id:%s", _consumer->_qname.c_str(), id.c_str());
                return;
            }
            return;
        }

        // 6.打开/关闭信道
        bool openChannel()
        {
            msg::OpenChannelReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            if(_codec.get() == nullptr)
            {
                ELOG("codec is null");
                return false;
            }
            _codec->send(_conn, req);
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            return rsp->success() == true;
        }
        void closeChannel()
        {
            msg::CloseChannelReq req;
            req.set_rid(UUIDHelper::uuid());
            req.set_chid(_chid);
            _codec->send(_conn, req);
            BasicCommonResponsePtr rsp = waitResponse(req.rid());
            return;
        }

    private:
        // 等待服务端响应
        BasicCommonResponsePtr waitResponse(const std::string &req_id)
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
            _cv.wait(lock, [this, &req_id]()
                     { return _consume_rsp_map.find(req_id) != _consume_rsp_map.end(); });
            BasicCommonResponsePtr rsp = _consume_rsp_map[req_id];
            _consume_rsp_map.erase(req_id);
            return rsp;
        }

    public:
        // 给连接对象提供的函数,收到来自服务器不同类型的消息,进行不同的处理
        // 收到通用响应,向map中添加响应
        void putBasicCommonResponse(const BasicCommonResponsePtr &rsp)
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
            _consume_rsp_map[rsp->rid()] = rsp;
            _cv.notify_all();
        }
        // 收到来自服务器的消费响应,调用消费者的回调函数
        void consume(const BasicConsumeRspPtr &rsp)
        {
            if (_consumer.get() == nullptr)
            {
                ELOG("channel has no consumer");
                return;
            }
            if (_consumer->_tag != rsp->consumer_tag())
            {
                ELOG("consumer tag not match, consumer_tag:%s", _consumer->_tag.c_str());
                return;
            }
            _consumer->_cb(rsp->consumer_tag(), rsp->mutable_attr(), rsp->body());
        }
    };

    class ChannelManager
    {
    private:
        std::unordered_map<std::string, mq::Channel::ptr> _channels; // 信道管理器
        std::mutex _mutex;                                           // 互斥锁
    public:
        using ptr = std::shared_ptr<ChannelManager>;
        ChannelManager() {}

        Channel::ptr create(const muduo::net::TcpConnectionPtr &conn, const ProtobufCodecPtr &codec)
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
            auto channel = std::make_shared<mq::Channel>(conn, codec);
            _channels.insert(std::make_pair(channel->chid(), channel));
            return channel;
        }
        void remove(const std::string &chid)
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
            _channels.erase(chid);
            //DLOG("erase channel:%s", chid.c_str());
        }
        Channel::ptr get(const std::string &chid)
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
            auto it = _channels.find(chid);
            if (it == _channels.end())
            {
                return Channel::ptr();
            }
            return it->second;
        }
    };
};

async_worker.hpp

#pragma once
#include <memory>
#include "../common_mq/thread_pool.hpp"
#include "muduo/net/EventLoopThread.h"
#include "../common_mq/helper.hpp"
#include "../common_mq/logger.hpp"

namespace mq
{
    class AsyncWorker
    {
    public:
        using ptr = std::shared_ptr<AsyncWorker>;
        // muduo::net::EventLoopThread _loopThread;
        std::unique_ptr<muduo::net::EventLoopThread> _loopThread;
        ThreadPool _pool;

        AsyncWorker()
            : _loopThread(std::make_unique<muduo::net::EventLoopThread>())
        {
        }
    };
}

connection.hpp

#pragma once
#include "proto/codec.h"
#include "proto/dispatcher.h"

#include "../include/muduo/base/Logging.h"
#include "../include/muduo/base/Mutex.h"
#include "../include/muduo/net/TcpClient.h"
#include "../include/muduo/net/EventLoopThread.h"
#include "../include/muduo/net/TcpConnection.h"
#include "../include/muduo/base/CountDownLatch.h"
// #include "include/muduo/base/Mutex.h"
// #include "include/muduo/net/TcpClient.h"
// #include "include/muduo/net/EventLoopThread.h"
// #include "include/muduo/net/TcpConnection.h"
// #include "include/muduo/base/CountDownLatch.h"
#include <iostream>
#include <functional>
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include "async_worker.hpp"
#include "channel.hpp"
namespace mq
{
    using MessagePtr = std::shared_ptr<google::protobuf::Message>;

    class Connection
    {
    private:
        AsyncWorker::ptr _worker;      // 异步工作者
        muduo::CountDownLatch _latch;  // 等待连接成功,通知主线程
        muduo::net::TcpClient _client; // TCP客户端

        muduo::net::TcpConnectionPtr _conn; // TCP连接
        ProtobufDispatcher _dispatcher;     // Protobuf消息派发器
        ProtobufCodecPtr _codec;            // Protobuf编解码器

        ChannelManager::ptr _channelManager; // 信道管理器
    public:
        using ptr = std::shared_ptr<Connection>;
        Connection(const std::string &ip, uint16_t port, const AsyncWorker::ptr &worker)
            : _worker(worker),
              _client(_worker->_loopThread->startLoop(), muduo::net::InetAddress(ip, port), "Connection"),
              _latch(1),
              _dispatcher(std::bind(&Connection::onUnknownMessage, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3)),
              _codec(std::make_shared<ProtobufCodec>(std::bind(&ProtobufDispatcher::onProtobufMessage, &_dispatcher, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3))),
              _channelManager(std::make_shared<ChannelManager>())
        {
            _client.setConnectionCallback(std::bind(&Connection::onConnection, this, std::placeholders::_1));
            _client.setMessageCallback(std::bind(&ProtobufCodec::onMessage, _codec.get(), std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3));

            _dispatcher.registerMessageCallback<msg::BasicConsumeRsp>(std::bind(&Connection::onBasicConsumeRspCb, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3));
            _dispatcher.registerMessageCallback<msg::BasicCommonResponse>(std::bind(&Connection::onBasicCommonRspCb, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3));

            _client.connect();
            _latch.wait();
        }

        Channel::ptr openChannel()
        {
            // 创建客户端channel
            auto newchannel = _channelManager->create(_conn, _codec);
            // 在服务端也要创建channel
            bool ret = newchannel->openChannel();
            if (!ret)
            {
                ELOG("open channel failed");
                return Channel::ptr();
            }

            return newchannel;
        }
        void closeChannel(const Channel::ptr &channel)
        {
            channel->closeChannel();                  // 关闭服务端channel
            std::string chid = channel->chid();
            //DLOG("remove channel: %s", chid.c_str());
            _channelManager->remove(chid); // 删除客户端channel
        }

    private:
        void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr &conn)
        {
            if (conn->connected()) // 连接成功
            {
                LOG_INFO << "Connected to " << conn->peerAddress().toIpPort();
                _conn = conn;
                _latch.countDown(); // 通知主线程连接成功,可以发送消息
            }
            else
            {
                LOG_ERROR << "Disconnected from " << conn->peerAddress().toIpPort();
                _conn.reset();
            }
        }
        void onUnknownMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr &conn,
                              const MessagePtr &message,
                              muduo::Timestamp time)
        {
            LOG_ERROR << "Unknown message: " << message->GetTypeName();
            conn->shutdown();
        }

    private:
        void onBasicConsumeRspCb(const muduo::net::TcpConnectionPtr &conn, const BasicConsumeRspPtr &rsp, muduo::Timestamp time)
        {
            auto channel = _channelManager->get(rsp->chid());
            if (channel.get() == nullptr)
            {
                LOG_ERROR << "channel not found: " << rsp->chid();
                return;
            }
            _worker->_pool.push([channel, rsp]
                                {
                                    channel->consume(rsp); // 封装任务,抛给线程池执行
                                });
        }
        void onBasicCommonRspCb(const muduo::net::TcpConnectionPtr &conn, const BasicCommonResponsePtr &rsp, muduo::Timestamp time)
        {
            auto channel = _channelManager->get(rsp->chid());
            if (channel.get() == nullptr)
            {
                LOG_ERROR << "channel not found: " << rsp->chid();
                return;
            }
            channel->putBasicCommonResponse(rsp); // 向map中添加响应,唤醒等待
        }
    };

};

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