异步I/O库-libuv介绍

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1.简介

libuv是一个跨平台的支持事件驱动的异步I/O的库，使开发者可以以非阻塞的方式执行文件I/O操作、网络通信、子进程管理等。

libuv的主要特点包括：

• 事件循环：libuv有一个基于事件循环的模型，它不断地轮询事件，并在事件发生时调用相应的回调函数。
• 异步I/O：libuv提供了异步文件I/O和网络I/O的接口，使得开发者可以执行I/O操作而不阻塞主线程。
• 线程池：libuv使用线程池来处理一些不能以非阻塞方式执行的I/O操作，如文件系统操作在某些操作系统上。
• DNS解析：libuv提供了异步DNS解析的接口。
• 高分辨率时钟：libuv提供了高精度的时间测量接口。

libuv的使用通常涉及以下几个步骤：

• 初始化：使用uv_loop_init初始化事件循环。
• 创建句柄：根据需要创建相应的句柄，如TCP句柄、UDP句柄等。
• 启动事件循环：使用uv_run启动事件循环。
• 关闭句柄：在不再需要句柄时，使用uv_close关闭句柄。
• 清理资源：在程序结束时，使用uv_loop_close清理事件循环。

2.常用接口介绍

uv_loop_t – 事件循环

• uv_loop_init(uv_loop_t*)：初始化一个事件循环。
• uv_run(uv_loop_t*,uv_run_mode)：开始运行事件循环。uv_run_mode 可以是 UV_RUN_DEFAULT、UV_RUN_ONCE 或UV_RUN_NOWAIT。
• uv_loop_close(uv_loop_t*)：关闭事件循环并释放相关资源。

uv_handle_t – 句柄基类

• uv_handle_size(uv_handle_type)：返回特定类型句柄的大小。
• uv_close(uv_handle_t*, uv_close_cb)：关闭一个句柄并释放资源。当句柄关闭完成后，会调用
  uv_close_cb 回调函数。
  

uv_tcp_t – TCP 句柄

• uv_tcp_init(uv_loop_t*, uv_tcp_t*)：初始化一个 TCP 句柄。
• uv_tcp_bind(uv_tcp_t*, const struct sockaddr*, unsigned int)：将 TCP句柄绑定到指定的地址和端口。
• uv_tcp_connect(uv_connect_t*, uv_tcp_t*, const struct sockaddr*, uv_connect_cb)：异步连接到服务器。连接成功或失败时会调用 uv_connect_cb 回调函数。

uv_udp_t – UDP 句柄

• uv_udp_init(uv_loop_t*, uv_udp_t*)：初始化一个 UDP 句柄。
• uv_udp_bind(uv_udp_t*, const struct sockaddr*, unsigned int)：将 UDP句柄绑定到指定的地址端口。
• uv_udp_recv_start(uv_udp_t*, uv_alloc_cb,uv_udp_recv_cb)：开始接收 UDP 数据。uv_alloc_cb 用于分配接收缓冲区，uv_udp_recv_cb用于处理接收到的数据。

uv_timer_t – 定时器

• uv_timer_init(uv_loop_t*, uv_timer_t*)：初始化一个定时器。
• uv_timer_start(uv_timer_t*, uv_timer_cb, uint64_t,uint64_t)：启动定时器。uv_timer_cb 是定时器超时时的回调函数，uint64_t 参数指定第一次超时时间和重复间隔。
• uv_timer_stop(uv_timer_t*)：停止定时器。

uv_work_t – 工作线程

• uv_queue_work(uv_loop_t*, uv_work_t*, uv_work_cb,
  uv_after_work_cb)：将工作推送到 libuv 的线程池中执行。uv_work_cb
  是在线程池中执行的工作函数，uv_after_work_cb 是工作完成后在事件循环线程中调用的回调函数。
  
  

uv_process_t – 进程

• uv_spawn(uv_loop_t*, uv_process_t*, constuv_process_options_t*)：创建一个新进程。
• uv_process_kill(uv_process_t*, int)：发送信号到进程。

uv_fs_t – 文件系统操作

• uv_fs_open(uv_loop_t*, uv_fs_t*, const char*, int, int,uv_fs_cb)：异步打开文件。
• uv_fs_read(uv_loop_t*, uv_fs_t*, uv_file, const uv_buf_t*, unsigned int, int64_t, uv_fs_cb)：异步读取文件。
• uv_fs_write(uv_loop_t*, uv_fs_t*, uv_file, const uv_buf_t*, unsigned int, int64_t, uv_fs_cb)：异步写入文件。

3.环境搭建

4.示例

TCP服务端：

#include <iostream> #include <string> extern "C" { 
    #include "uv.h" } void on_alloc(uv_handle_t* handle, size_t suggested_size, uv_buf_t* buf) { 
    buf->base = (char*)malloc(suggested_size); buf->len = suggested_size; } void on_read(uv_stream_t* client, ssize_t nread, const uv_buf_t* buf) { 
    if (nread < 0) { 
    // 如果读取错误或连接已关闭，释放内存并关闭客户端 uv_close((uv_handle_t*)client, NULL); free(buf->base); return; } std::string message = "Hello, World!\n"; uv_write_t* req = (uv_write_t*)malloc(sizeof(uv_write_t)); uv_buf_t wrbuf = uv_buf_init((char*)message.c_str(), message.length()); uv_write(req, client, &wrbuf, 1, [](uv_write_t* req, int status) { 
    free(req); if (status < 0) { 
    std::cerr << "Write error: " << uv_strerror(status) << std::endl; } }); // 释放内存 free(buf->base); } void on_new_connection(uv_stream_t* server, int status) { 
    if (status < 0) { 
    std::cerr << "New connection error: " << uv_strerror(status) << std::endl; return; } uv_tcp_t* client = (uv_tcp_t*)malloc(sizeof(uv_tcp_t)); uv_tcp_init(uv_default_loop(), client); if (uv_accept(server, (uv_stream_t*)client) == 0) { 
    uv_read_start((uv_stream_t*)client, on_alloc, on_read); } else { 
    uv_close((uv_handle_t*)client, NULL); } } int main() { 
    uv_tcp_t server; uv_tcp_init(uv_default_loop(), &server); struct sockaddr_in addr; uv_ip4_addr("0.0.0.0", 8080, &addr); uv_tcp_bind(&server, (const struct sockaddr*)&addr, 0); int r = uv_listen((uv_stream_t*)&server, 128, on_new_connection); if (r) { 
    std::cerr << "Listen error: " << uv_strerror(r) << std::endl; return 1; } std::cout << "Listening on port 8080..." << std::endl; uv_run(uv_default_loop(), UV_RUN_DEFAULT); return 0; } 

TCP客户端：

void on_connect(uv_connect_t* req, int status) { 
    if (status < 0) { 
    std::cerr << "Connect error: " << uv_strerror(status) << std::endl; return; } // 连接成功，发送数据 uv_stream_t* stream = req->handle; std::string message = "Hello, Server!\n"; uv_write_t* write_req = (uv_write_t*)malloc(sizeof(uv_write_t)); uv_buf_t buf = uv_buf_init((char*)message.c_str(), message.length()); uv_write(write_req, stream, &buf, 1, [](uv_write_t* req, int status) { 
    free(req); if (status < 0) { 
    std::cerr << "Write error: " << uv_strerror(status) << std::endl; } }); } void on_read(uv_stream_t* client, ssize_t nread, const uv_buf_t* buf) { 
    if (nread < 0) { 
    // 如果读取错误或连接已关闭，释放内存并关闭客户端 uv_close((uv_handle_t*)client, NULL); free(buf->base); return; } // 打印接收到的数据 std::cout.write(buf->base, nread); // 释放内存 free(buf->base); } int main() { 
    uv_tcp_t* socket = (uv_tcp_t*)malloc(sizeof(uv_tcp_t)); uv_tcp_init(uv_default_loop(), socket); struct sockaddr_in dest; uv_ip4_addr("127.0.0.1", 8080, &dest); uv_connect_t* connect_req = (uv_connect_t*)malloc(sizeof(uv_connect_t)); uv_tcp_connect(connect_req, socket, (const struct sockaddr*)&dest, on_connect); // 开始读取数据 uv_read_start((uv_stream_t*)socket, [](uv_handle_t* handle, size_t suggested_size, uv_buf_t* buf) { 
    buf->base = (char*)malloc(suggested_size); buf->len = suggested_size; }, on_read); std::cout << "Connecting to server..." << std::endl; uv_run(uv_default_loop(), UV_RUN_DEFAULT); // 清理资源 free(socket); free(connect_req); return 0; } 

5.更多参考

libVLC 专栏介绍-CSDN博客

Qt+FFmpeg+opengl从零制作视频播放器-1.项目介绍_qt opengl视频播放器-CSDN博客

QCharts -1.概述-CSDN博客

网络库-libevent介绍

网络库-libcurl介绍