设计模式（3）--从零设计跨平台C/C++服务器框架-创新互联
github源码:https://github.com/skynetlua/design_cross_platform_server
技术框架实质就是建立一种标准的工作流，让更多的人参与，更低成本地实现目标。
目前我们所规定的标准：
- 使用CMake管理项目，以Linux开源系统为标准，如果在windows上缺少的库，就模仿Linux造一个，实现一份代码跑全部平台。
- 采用utf8字符编码，调用win32接口，需要把unicode转utf8。
- 采用骆驼峰形式代码风格
class DemoClass //类名首字母大写，骆驼峰
{int parramArg_; //变量名末尾有_，非静态变量首字母小写
static int ParramArg_;//变量名末尾有_，静态变量首字母大写
static void FuncA(){}//函数名末尾无有_，静态函数首字母小写
void funcA(){}//函数名末尾无有_，非静态函数首字母小写
};- 设计模式众多，选择人脑比较容易接受的设计模式：面向对象、状态机和组件设计等。模块用组件实现，可达到组件通用化，避免重复造轮子。
编程设计多种多样，计算机只是人脑的工具，作为人脑的工具，那么这个工具要更容易被人脑使用，而不是人脑无法驾驭，否则，这个工具就会被抛弃。我们希望做出的工具，有更多的人愿意去使用，这样我们才有机会拿来卖钱买饭吃。
面向对象设计，把业务逻辑封装类似实物世界，以一种人脑熟悉的方式，让人脑更容易接受和使用。制作工具一定要符合用户习惯。
我们设计的服务器框架，服务器主要功能是加工数据、提供数据和数据通讯，就像一座数据工厂，里面有各种各样的数据加工机器人。我们的第一个对象就是机器人，机器人有最简单的两点：属性和行为。
我们用变量记录和描述属性，用函数描述行为。
机器人
属性：编号，名称，类型
行为：
行走（）
｛
//执行行走
｝
工作（）
｛
// 执行工作任务
｝如果有资金支持，我们可以开发一个汉语编译器工具，把上述内容编译成二进制程序，就可以在电脑上执行。很可惜，排得上号的编译器（gcc、cl、llvm、ndk等）都不是国产的。
从上面可以看出，面向对象只是一种逻辑，跟编程语言无关，我们可以用C语言和C++语言各实现一个robot对象。
C语言版本：
struct Robot
{int id;
const char* name;
int type;
}
void Robot_move(Robot* this)
{printf("move:id = %d\n", this->id);
}
void Robot_work(Robot* this)
{printf("work:id = %d\n", this->id);
}
int main()
{Robot robot;
Robot_move(&robot);
Robot_work(&robot);
return 0;
}C++版本：
struct Robot
{int id_;
std::string name_;
int type_;
void move()
{ std::cout<< "move: id = "<< id_<< std::endl;
}
void work()
{ std::cout<< "work: id = "<< id_<< std::endl;
}
}
int main()
{Robot robot;
robot.move();
robot.work();
}通过两个版本的分析，可以看出C++编译器对面向对象提供了更好的语法便利。这就是C++语法糖，代价就是损失一些性能，好处就是提高写代码效率，代码更少，更容易维护。
二、状态机设计计算机可以算是一种状态机，通过输入设备输入操作，就会改变状态。
比如HTTP服务器的状态：
1.监听到客户端连接，执行accept，建立链接状态；
2.解析HTTP头状态；
3.解析Cookie，处理session状态
4.验证modify和etag缓存状态
5.路由到具体url业务状态
6.获取到数据进行文件渲染状态
7.向客户端发送数据状态
8.最后关闭连接状态
上述把HTTP服务器复杂的请求过程，细分成各种具体的状态，大幅降低了问题的复杂度，转换人脑更加容易熟悉的状态。程序发生bug，可以快速定位；对性能调优，监测每个状态的消耗时间，带来极大便利性。
1. 简单状态机
我们对数据机器人建立状态机。两个对象Machine和State。Machine管理和控制状态State，一个State状态有三个方法，进入状态，状态刷新，退出状态。
在./src目录创建源文件simplemachine.cpp
struct Machine;
struct State
{void enter(Machine* machine)
{ printf("enter State\n");
}
void update(Machine* machine)
{ printf("update State\n");
}
void exit(Machine* machine)
{printf("exit State\n");
}
};
struct Machine
{State* curState_;
Machine():curState_(0){}
~Machine()
{ if(curState_ != 0) curState_->exit(this);
curState_ = 0;
}
void enterState(State* state)
{if(curState_ != 0) curState_->exit(this);
curState_ = state;
curState_ ->enter(this);
}
};
int main()
{State state1;
State state2;
Machine machine;
machine.enterState(&state1);
machine.enterState(&state2);
return 0;
}CmakeLists.txt文件为
CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 3.12.1)
PROJECT(server)
add_executable(simplemachine src/simplemachine.cpp)最后在./build目录执行:
cmake ../
make
simplemachine具体操作，请看工程构建章节。
2. 状态机简单例子
robot工作状态：接收消息状态，查询数据库状态，返回消息状态，等待消息状态。
- robot一开始，处在等待状态：EStateWaitMsg
- 有消息来，进入到接收消息状态：EStateWaitMsg=>EStateReceiveMsg
- 获取数据库数据，进入查询数据库状态：EStateReceiveMsg=>EStateQueryDB
- 拿到数据后，进入发送消息状态：EStateQueryDB=>EStateSendMsg
- 消息发送完毕，又回到等待状态：EStateSendMsg=>EStateWaitMsg
把复杂的逻辑，划分成多种状态，简化问题，让人脑更容易理解和接受。
新建src/demo.cpp源文件，实现代码如下：
//等待消息状态
struct Machine;
struct State
{virtual void enter(Machine* machine);
virtual void update(Machine* machine);
virtual void exit(Machine* machine);
};
enum EState
{EStateNone,
EStateWaitMsg,
EStateReceiveMsg,
EStateQueryDB,
EStateSendMsg,
};
struct Machine
{State* curState_;
Machine();
~Machine();
void update();
void enterState(EState estate);
};
//等待消息状态
struct StateWaitMsg:public State
{int index_;
virtual void enter(Machine* machine)
{printf("enter StateWaitMsg\n");
index_ = 0;
}
virtual void update(Machine* machine)
{printf("update StateWaitMsg index_ = %d\n", index_);
if (index_++ >1)
{machine->enterState(EStateReceiveMsg);
}
}
virtual void exit(Machine* machine)
{printf("exit StateWaitMsg\n");
}
};
//接收消息状态
struct StateReceiveMsg:public State
{virtual void enter(Machine* machine)
{printf("enter StateReceiveMsg\n");
}
virtual void update(Machine* machine)
{printf("update StateReceiveMsg\n");
machine->enterState(EStateQueryDB);
}
virtual void exit(Machine* machine)
{printf("exit StateReceiveMsg\n");
}
};
//查询数据库状态
struct StateQueryDB:public State
{int index_;
virtual void enter(Machine* machine)
{printf("enter StateQueryDB\n");
index_ = 0;
}
virtual void update(Machine* machine)
{printf("update StateQueryDB index_ = %d\n", index_);
if (index_++ >1)
{machine->enterState(EStateSendMsg);
}
}
virtual void exit(Machine* machine)
{printf("exit StateQueryDB\n");
}
};
//查询数据库状态
struct StateSendMsg:public State
{virtual void enter(Machine* machine)
{printf("enter StateSendMsg\n");
}
virtual void update(Machine* machine)
{printf("update StateSendMsg\n");
machine->enterState(EStateWaitMsg);
}
virtual void exit(Machine* machine)
{printf("exit StateSendMsg\n");
}
};
Machine::Machine():curState_(0){}
Machine::~Machine()
{enterState(EStateNone);
}
void Machine::update()
{if(curState_ != 0)
curState_->update(this);
}
void Machine::enterState(EState estate)
{if(curState_ != 0)
{curState_->exit(this);
delete curState_;
curState_ = 0;
}
switch(estate)
{case EStateWaitMsg:
curState_ = new StateWaitMsg;
break;
case EStateReceiveMsg:
curState_ = new StateReceiveMsg;
break;
case EStateQueryDB:
curState_ = new StateQueryDB;
break;
case EStateSendMsg:
curState_ = new StateSendMsg;
break;
default:
return;
}
curState_ ->enter(this);
}
int main()
{Machine machine;
machine.enterState(EStateWaitMsg);
int count = 9;
while(count--)
{machine.update();
}
return 0;
}在CMakeFile.txt文件加上add_executable(demo src/demo.cpp)。
在./build目录执行cmake…，可以用IDE打开工程，执行编译运行。
我们的机器人需要接收消息，接收到消息以后，需要进行加工，然后把加工的数据，通过消息发出去。
我们有成千上万种数据加工业务，我们需要设计各种各样的机器人。
如果按照继承的方式，robot作为父类，需要实现各种各样的子类，这种方式虽然也可以做到业务分离，但是复用和共享很困难。
我们希望像汽车一样，标准化各种零部件，想要什么价位和性能的汽车，就选择组装什么样的零件。这个就是组件设计。
设计一个类Com，作为组件基类，把单一功能的逻辑，作为一个组件。Robot作为集合类，需要什么样的Robot，就组装什么样的组件。
由于篇幅，详细请见下一节。
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