FastDDS 源码剖析：src/cpp/fastdds 源码结构与Publisher源码分析

news2024/10/6 19:50:54

目录

源码结构

Publisher分析

Publisher 类分析

PublisherIImpl 类分析

源码结构

—builtin:该目录包含FastDDS使用的内置类型和协议的实现。

—core:该目录包含FastDDS库中使用的核心类和函数。这包括处理错误、管理内存和处理线程的类。

--domain:此目录包含DomainParticipant类的实现，它表示应用程序在特定域中的参与。

—log: FastDDS使用的日志系统实现。

—publisher:此目录包含用于发送数据的publisher类的实现。

—subscriber:此目录包含用于接收数据的subscriber类的实现。

—topic:这个目录包含topic类的实现，它定义了要发布和订阅的数据。

—utils:该目录包含整个FastDDS库中使用的各种实用程序函数和类。

Publisher分析

源码分析之前先看一个fastDDS pub 消息的demo 程序

#include <iostream>
#include <string>

#include "HelloWorldPubSubTypes.h"
#include "HelloWorld.h"

#include <fastdds/dds/domain/DomainParticipantFactory.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/Publisher.hpp>
#include <fastdds/dds/publisher/DataWriter.hpp>

using namespace eprosima::fastdds::dds;

int main()
{
    // Create a DomainParticipant with default attributes
    DomainParticipant* participant = DomainParticipantFactory::get_instance()->create_participant(0);
    if (nullptr == participant)
    {
        std::cerr << "Error creating DomainParticipant." << std::endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // Register the HelloWorld type
    HelloWorldPubSubType helloWorldType;
    if (participant->register_type(helloWorldType) != ReturnCode_t::RETCODE_OK)
    {
        std::cerr << "Error registering HelloWorld type." << std::endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // Create a Publisher and a Topic
    Publisher* publisher = participant->create_publisher(PUBLISHER_QOS_DEFAULT, nullptr);
    Topic* topic = participant->create_topic("HelloWorldTopic", "HelloWorld", TOPIC_QOS_DEFAULT);

    // Create a DataWriter for the HelloWorld topic
    DataWriter* writer = publisher->create_datawriter(topic, DATAWRITER_QOS_DEFAULT, nullptr);
    if (nullptr == writer)
    {
        std::cerr << "Error creating DataWriter." << std::endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // Publish the HelloWorld messages
    HelloWorld hello;
    hello.message("Hello, World!");
    for (int i = 1; i <= 10; ++i)
    {
        hello.index(i);
        std::cout << "Sending: " << hello << std::endl;
        writer->write((void*)&hello);
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
    }

    // Clean up
    participant->delete_datawriter(writer);
    participant->delete_publisher(publisher);
    participant->delete_topic(topic);
    DomainParticipantFactory::get_instance()->delete_participant(participant);

    return EXIT_SUCCESS;
}

接下来再分析Publisher

关键组件包括：

  1. PublisherImpl：PublisherImpl 类是Publisher接口的具体实现。它负责创建并管理与此发布者相关的DataWriter对象。PublisherImpl 类还处理与发布者相关的QoS策略，并负责在匹配的订阅者出现时建立连接。
  2. DataWriter：DataWriter 类表示一个特定主题的数据发布者。它负责序列化用户数据并将其发送给订阅者。DataWriter 还处理与数据实例相关的生命周期管理，例如实例的注册和反注册。
  3. DataWriterImpl：DataWriterImpl 类是DataWriter接口的具体实现。它处理底层的数据序列化和网络通信。此外，DataWriterImpl 类还负责管理与DataWriter相关的QoS策略和实例生命周期。
  4. DataWriterListener：DataWriterListener 类定义了DataWriter在特定事件发生时回调的接口。这些事件包括匹配的订阅者出现、实例状态改变等。用户可以通过实现 DataWriterListener 接口来定制事件处理。
  5. QoS：在 src/cpp/fastdds/publisher 目录中，还包含了一些与发布者和数据写入器相关的QoS策略实现。这些策略可以根据需要配置，以满足特定应用程序的性能和可靠性要求。

下面是距离的文件说明：

—DataWriter.cpp和DataWriterImpl.cpp:这两个文件包含了DataWriter类的实现和实现细节。DataWriter类用于发送数据。

—DataWriterHistory.cpp:该文件包含DataWriterHistory类的实现，用于管理DataWriter发送的数据样本的历史记录。

—Publisher.cpp和PublisherImpl.cpp:这些文件包含Publisher类的实现及其实现细节。Publisher类用于创建DataWriter对象并管理数据的发送。

—DataWriterImpl.hpp、DataWriterHistory.hpp、PublisherImpl.hpp:这是上述cpp文件对应的头文件。它们声明类和类的方法。

—filtering:该目录包含内容过滤功能的实现，该功能允许订阅服务器只接收符合特定条件的数据。

—history:包含历史缓存的实现，保存DataWriter或DataReader发送或接收的数据样本。

—qos:该目录包含qos (Quality of Service)策略的实现，qos策略控制系统行为的各个方面，如可靠性、持久性和资源限制。

Publisher 类分析

下面是Publisher类的成员变量和函数:

成员变量

PublisherImpl* impl_:这是一个指向Publisher类实现的指针。发布者的实际功能在这个类中实现。

成员函数

●create_datawriter():该函数用于创建用于发送数据的DataWriter。

●delete_datawriter():删除DataWriter。

●lookup_datawriter():该函数用于根据主题名称查找DataWriter。

●get_qos()和set_qos():这些函数用于获取和设置发布者的服务质量(QoS)策略。

●get_listener()和set_listener():这些函数用于获取和设置Publisher的PublisherListener。

●suspend_publications()和resume_publications():这两个函数用于挂起和恢复数据的发送。

●begin_coherent_changes()和end_coherent_changes():这些函数用于开始和结束应该一起发送的一组更改。

●wait_for_acknowledgement():该函数用于等待所有数据被订阅方确认。

●get_participant():该函数用于获取Publisher所属的DomainParticipant。

delete_contained_entities():该函数用于删除Publisher中包含的所有实体(如DataWriter)。

●set_default_datawriter_qos()和get_default_datawriter_qos():这些函数用于设置和获取该Publisher创建的DataWriter的默认QoS策略。

●copy_from_topic_qos():将QoS策略从Topic复制到DataWriter。

●get_datawriter_qos_from_profile():从配置文件中获取dataswriter对应的QoS策略。

●get_datawriters():该函数用于获取该Publisher创建的所有DataWriter对象。

●has_datawriters():这个函数用于检查Publisher是否有DataWriter对象。

Publisher类充当facade，将调用委托给PublisherImpl类。这些方法的实际实现隐藏在PublisherImpl类中。

PS：begin_coherent_changes()和end_coherent_changes() 这俩函数还没有实现。

/**
 * @brief Signals the beginning of a set of coherent cache changes using the Datawriters attached to the publisher
 *
 * @return RETCODE_OK if successful, an error code otherwise
 * @warning Not supported yet. Currently returns RETCODE_UNSUPPORTED
 */
RTPS_DllAPI ReturnCode_t begin_coherent_changes();
PublisherIImpl 类分析

类图如下：

PublisherImpl 类是 Publisher 的实际实现，它包含了 Publisher 的行为。这个类不应直接使用，而是通过 DomainParticipant 的 create_publisher 方法创建 Publisher。


成员变量：

  • DomainParticipantImpl* participant_：指向关联的 DomainParticipantImpl 实例的指针。
  • PublisherQos qos_：存储 Publisher 的 QoS（Quality of Service，服务质量）策略。
  • std::map<std::string, std::vector<DataWriterImpl*>> writers_：存储与 DataWriter 相关的指针。主题名称作为键值。
  • std::mutex mtx_writers_：用于保护对 writers_ 成员变量的访问的互斥锁。
  • PublisherListener* listener_：指向 PublisherListener 的指针，用于处理 Publisher 事件。
  • PublisherWriterListener publisher_listener_：监听 DataWriter 事件的内部类实例。
  • Publisher* user_publisher_：指向用户层 Publisher 的指针。
  • fastrtps::rtps::RTPSParticipant* rtps_participant_：指向底层 RTPSParticipant 实例的指针。
  • DataWriterQos default_datawriter_qos_：存储默认的 DataWriter QoS 策略。
  • fastrtps::rtps::InstanceHandle_t handle_：存储 Publisher 的实例句柄。

方法：

  • PublisherImpl(DomainParticipantImpl* p, const PublisherQos& qos, PublisherListener* p_listen = nullptr)：构造函数，创建 PublisherImpl 实例。
  • ~PublisherImpl()：析构函数，销毁 PublisherImpl 实例。
  • enable()：启用 PublisherImpl。
  • get_qos() const：获取 Publisher 的 QoS 策略。
  • set_qos(const PublisherQos& qos)：设置 Publisher 的 QoS 策略。
  • get_listener() const：获取 PublisherListener 指针。
  • set_listener(PublisherListener* listener)：设置 PublisherListener。
  • create_datawriter(...)：创建 DataWriter，有多个重载版本。
  • delete_datawriter(const DataWriter* writer)：删除指定的 DataWriter。
  • lookup_datawriter(const std::string& topic_name) const：根据主题名称查找对应的 DataWriter。
  • contains_entity(const fastrtps::rtps::InstanceHandle_t& handle) const：检查给定实例句柄是否属于 Publisher。
  • get_datawriters(std::vector<DataWriter*>& writers) const：获取 Publisher 创建的所有 DataWriter 对象。
  • has_datawriters() const：检查 Publisher 是否有 DataWriter 对象。
  • wait_for_acknowledgments(const fastrtps::Duration_t& max_wait)：等待订阅方确认所有数据。
  • get_participant() const：获取所属的 DomainParticipant。
  • delete_contained_entities()：删除包含的所有实体，如 DataWriter。
  • set_default_datawriter_qos(const DataWriterQos& qos)：设置默认的 DataWriter QoS 策略。
  • reset_default_datawriter_qos()：重置默认的 DataWriter QoS 策略。
  • get_default_datawriter_qos() const：获取默认的 DataWriter QoS 策略。
  • get_datawriter_qos_from_profile(const std::string& profile_name, DataWriterQos& qos) const：从配置文件中获取 DataWriter 的 QoS 策略。
  • disable()：移除所有监听器，以便安静地销毁 Publisher。
  • type_in_use(const std::string& type_name) const：检查是否有任何 DataWriter 使用给定的类型名称。
  • get_listener_for(const StatusMask& status)：返回处理给定状态回调的最合适的监听器，如果没有合适的监听器，则返回 nullptr。
  • can_be_deleted()：检查 Publisher 是否可以被删除。

另外，还有一些被注释掉的方法（可能在未来版本中实现）：

  • suspend_publications()
  • resume_publications()
  • begin_coherent_changes()
  • end_coherent_changes()
  • copy_from_topic_qos(...)

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