ACE主動對象模式(1)

主動對象模式用於降低方法執行和方法調用之間的耦合。該模式描述了另外一種更爲透明的任務間通信方法。

傳統上，所有的對象都是被動的代碼段，對象中的代碼是在對它發出方法調用的線程中執行的，當方法被調用時，調用線程將阻塞，直至調用結束。而主動對象卻不一樣。這些對象具有自己的命令執行線程，主動對象的方法將在自己的執行線程中執行，不會阻塞調用方法。

例如，設想對象"A"已在你的程序的main()函數中被實例化。當你的程序啓動時，OS創建一個線程，以從main()函數開始執行。如果你調用對象A的任何方法，該線程將"流過"那個方法，並執行其中的代碼。一旦執行完成，該線程返回調用該方法的點並繼續它的執行。但是，如果"A"是主動對象，事情就不是這樣了。在這種情況下，主線程不會被主動對象借用。相反，當"A"的方法被調用時，方法的執行發生在主動對象持有的線程中。另一種思考方法：如果調用的是被動對象的方法（常規對象），調用會阻塞（同步的）；而另一方面，如果調用的是主動對象的方法，調用不會阻塞（異步的）。

由於主動對象的方法調用不會阻塞，這樣就提高了系統響應速度，在網絡編程中是大有用武之地的。

在這裏我們將一個"Logger"（日誌記錄器）對象對象爲例來介紹如何將一個傳統對象改造爲主動對象，從而提高系統響應速度。

Logger的功能是將一些系統事件的記錄在存儲器上以備查詢，由於Logger使用慢速的I/O系統來記錄發送給它的消息，因此對Logger的操作將會導致系統長時間的等待。

其功能代碼簡化如下：

class Logger: public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>
{
public:
    void LogMsg(const string& msg)
    {
        cout<<endl<<msg<<endl;
        ACE_OS::sleep(2);
    }
};

 

爲了實現實現記錄日誌操作的主動執行，我們需要用命令模式將其封裝，從而使得記錄日誌的方法能在合適的時間和地方主動執行，封裝方式如下：

class LogMsgCmd: public ACE_Method_Object
{
public:
    LogMsgCmd(Logger *plog,const string& msg)
    {
        this->log=plog;
        this->msg=msg;
    }

    int call()
    {
        this->log->LogMsg(msg);
        return 0;
    }

private:
    Logger *log;
    string msg;
};

class Logger: public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>
{
public:
    void LogMsg(const string& msg)
    {
        cout<<endl<<msg<<endl;
        ACE_OS::sleep(2);
    }

    LogMsgCmd *LogMsgActive(const string& msg)
    {
        new LogMsgCmd(this,msg);
    }
};

 

這裏對代碼功能做一下簡單的說明：

ACE_Method_Object是ACE提供的命令模式藉口，命令接口調用函數爲int call()，在這裏通過它可以把每個操作日誌的調用封裝爲一個LogMsgCmd對象，這樣，當原來需要調用LogMsg的方法的地方只要調用LogMsgActive即可生成一個LogMsgCmd對象，由於調用LogMsgActive方法，只是對命令進行了封裝，並沒有進行日誌操作，所以該方法會立即返回。然後再新開一個線程，將LogMsgCmd對象作爲參數傳入，在該線程中執行LogMsgCmd對象的call方法，從而實現無阻塞調用。

然而，每次對一個LogMsg調用都開啓一個新線程，無疑是對資源的一種浪費，實際上我們往往將生成的LogMsgCmd對象插入一個命令隊列中，只新開一個命令執行線程依次執行命令隊列中的所有命令。並且，爲了實現對象的封裝，命令隊列和命令執行線程往往也封裝到Logger對象中，代碼如下所示：

#include "ace/OS.h"
#include "ace/Task.h"
#include "ace/Method_Object.h"
#include "ace/Activation_Queue.h"
#include "ace/Auto_Ptr.h"

#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

class Logger: public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>
{
public:
    Logger()
    {
        this->activate();
    }

    int svc();
    void LogMsg(const string& msg);
    void LogMsgActive (const string& msg);

private:
    ACE_Activation_Queue cmdQueue;    //命令隊列
};

class LogMsgCmd: public ACE_Method_Object
{
public:
    LogMsgCmd(Logger *plog,const string& msg)
    {
        this->log=plog;
        this->msg=msg;
    }

    int call()
    {
        this->log->LogMsg(msg);
        return 0;
    }

private:
    Logger *log;
    string msg;
};

void Logger::LogMsg(const string& msg)
{
    cout<<endl<<msg<<endl;
    ACE_OS::sleep(2);
}

//以主動的方式記錄日誌
void Logger::LogMsgActive(const string& msg)
{
    //生成命令對象，插入到命令隊列中
    cmdQueue.enqueue(new LogMsgCmd(this,msg));
}

int Logger::svc()
{
    while(true)
    {
        //遍歷命令隊列，執行命令
        auto_ptr<ACE_Method_Object> mo
            (this->cmdQueue.dequeue ());

        if (mo->call () == -1)
            break;
    }
    return 0;
}

int main (int argc, ACE_TCHAR *argv[])
{
    Logger log;
    log. LogMsgActive ("hello");

    ACE_OS::sleep(1);
    log.LogMsgActive("abcd");

    while(true)
        ACE_OS::sleep(1);

    return 0;
}

 

在這裏需要注意一下命令隊列ACE_Activation_Queue對象，它是線程安全的，使用方法比較簡單，這裏我也不多介紹了。

主動對象的基本結構就是這樣，然而，由於主動對象是異步調用的，又引出瞭如下兩個新問題：

1. 方法調用線程如何知道該方法已經執行完成？
2. 如何或得方法的返回值？

這兩個問題將在下回給與解決。