muduo源码阅读（四）：Buffer的设计

Buffer设计

muduo的图示：

buffer的必要性

muduo的IO模型采用的是阻塞式的，因此线程只能阻塞在 seletc/poll/epoll_wait 当中，而不能阻塞的write/read函数中，这么一来，应用层的缓冲是必须的。每一个TCP socket都要配备一个input buffer和一个 output buffer。

具体场景举例 outputbuffer的必要性
目的：应用程序要发送100KB数据，
方法：调用write()，但是操作系统只一次接受了80KB（受tcp的adertised window控制），而因为不能阻塞，程序也不能在此等待，也并不知道操作系统何时来接收剩余的20KB，此时该如何做？

我们要让应用层不关心数据最后是如何发出去的，而只是调用Tcpconnection::send去将要发送的数据放到outputbuffer中，然后注册POLLOUT事件。然后剩下的事情由网络库接管，网络会在channel中关注pollout事件，一旦socket可读，就会将outputbuffer中的数据写入，如果后续还有50kb数据过来，会先append到20kb后，待socket可写时再一起写入。

除此之外，在关闭连接时，也要等outputbuffer中的数据都发出去以后，才能断开连接。
（在Tcpconnectio::shutdown中没有直接关闭TCP连接）

inputbuffer必要性 粘包
假设，发送方此时发送了2KB数据，则接收的情况可能是：

1. 分两次收到，一次600B，一次1400B
2. 分两次收到，一次1400B,一次600B
3. 分三次收到，一次600B,一次800B，一次600B，
   还有很多很多的无数种可能性…

解决的方案：接收到的数据先放到inputbuffer里面，等构成了一个完整的数据包，载通知业务程序读取。（如何判断当前是一个完整的数据包，这是由业务程序决定的，有一个codec的函数）

Buffer的功能需求

更加侧重易用性，不具有线程安全性，因为任何一个buffer不会暴露给其他线程。

1. 展现给用户的是一块连续的内存，方便用户编写。
2. 缓冲区的大小可以自动增长，以适应不同大小的消息
3. 内部用std::vector来保存数据，并提供相应的访问函数

谁是直接使用buffer的：TcpConnection 和 用户代码
inputbuffer： 读者 ： 客户端应用层代码 写入者： TcpConnection（readfd）
outputbuffer： 读者 ： TcpConnection 写入者： 客户端应用代码（send）

巧妙的创新点

1. extrabuf：如果，buffer的初始内存太大，那么容易造成内存浪费；如果buffer的内存不够大，那么一次read可能不够读所有数据，需要多次read。这样的话如何才能找到平衡点呢？muduo采用了extrabuf，这个buffer是分配在了临时栈上，当函数返回时会自动释放。具体的操作过程是，muduo调用的是readv函数，如果数据过大，可以一次性读取并将数据分别放到buffer和extrabuf，然后再根据需要扩充buffer，然后将extrabuf中的数据放到buffer中（append），函数返回，extrabuf释放，所有数据留在了buffer中。

2. prependable：这个prependable的作用就是在readable前面留了几个字节，一开始是8个字节，它的作用是如果我需要在数据流的前面加几个字节，那么就可以直接在这一块加上，而不需要对整个buffer进行移动。比如：一开始我不知道接受了多少个字节，接收完以后需要在数据头加上字节数。这样就可以直接在prependable上面加上去。

3. 采用vector 缓冲区的设计采用vector ，vector可以动态的分配内存，并且，采用的是capcity()
   机制，就是说第一次分配了这个区间内存大小以后， 就不会变小，后面可以减少分配的次数。