异步编程
本节深入讨论异步编程将遇到的若干问题。建议多次阅读，以便吃透这一节的内容，这一节是对整个boost.asio来说是非常重要的。
为什么需要异步
如前所述，通常同步编程要比异步编程更简单。同步编程下，我们很容易线性地对问题进行考量，函数A调用完，继续执行B，B执行完，继续执行C，以此类推，相对比较直观。而对于异步编程，假设有5个事件，我们很难知道它们具体的执行顺序，你甚至不知道，它到底会不会被执行。 虽然编写异步的程序，很难，但是依然需要使用这种方法。因为服务器程序需要同时并行的处理大量的客户端。并行的客户端越多，异步编程的优势就越明显。 假设有一个服务器程序，需要同时处理1000个并行的客户端，客户端和服务器之间的通信消息，以’\n’来结尾。 这是同步模式下的代码，使用1个线程：
using namespace boost::asio;struct client{ip::tcp::socket sock;char buff[1024]; //每个消息最大1024个字节int already_read; //已经读取了多少字节};std::vector<client> clients;void handle_clients() {while(true) {for(int i=0; i<clients.size(); ++i) {if(clients[i].sock.available() ) on_read(clients[i]));}}}void on_read(client& c) {int to_read = std::min(1024 – c.already_read, c.sock.available());c.sock.read_some(buffer(c.buff + c.already_read, to_read);c.already_read += to_read;if(std::find(c.buff, c.buff + c.already_read, ‘\n’) < c.buff + c.already_read) {int pos = std::find(c.buff, c.buff + c.alread_read, ‘\n’) – c.buff;std::string msg(c.buff, c.buff + pos);std::copy(c.buff + pos, c.buff + 1024, c.buff);c.already_read -= pos;on_read_msg(c, msg);}}void on_read_msg(client & c, const std::string& msg) {if(msg == “request_login”)c.sock.write(“request_ok\n”);else if …}
在任务服务器程序中，你都需要避免代码被阻塞。看上面的代码，我们希望handle_clients()这个函数尽可能的不被阻塞。任何时候函数阻塞，从客户端发来的消息就会等待，直到函数不阻塞的时候才能来处理它们。为了避免程序被阻塞，我们只在socket中确实有数据的时候才去读取，实现的代码是：
if(clients[i].sock.available() ) on_read(clients[i]));
在on_read函数中，我们只读取socket确实有效的数据；调用read_util(c.sock, buffer(…),’\n’);是非常不好的选择，它会阻塞程序，直到完整的读取了全部的数据才返回。我们永远不知道到底什么时候才能读取完毕。 程序的瓶颈是on_read_msg()这个函数；所有输入的数据都被卡在这里。on_read_msg()应该尽量避免出现这种情况，但有时这又是完全没办法避免的。（比如，当socket的缓冲区满了以后，操作必将被阻塞）。 下面是同步模式下的代码，使用10个线程：
using namespace boost::asio;//…这里的定义和前面一样bool set_reading() {boost::mutex::scope_lock lk(cs_);if(is_reading_) return false;else { if_reading_ = true; return true; }}void unset_reading() {boost::mutex::scoped_lock lk(cs_);is_reading_ = false;}private:boost::mutex cs_;bool is_reading_;};std::vector<client> clients;void handle_clients() {for(int i=0; i<10; ++i) {boost::thread(handle_clients_thread);}}void handle_clients_thread() {while(true) {for(int i=0; i<clients.size(); ++i) {if(clients[i].sock.available()) {if(clients[i].set_reading()) {on_read(clients[i]);clients[i].unset_reading();}}}}}void on_read(client & c) {…}void on_read_msg(client & c, const std::string& msg) {…}
为了使用多线程，我们需要同步机制，set_reading()和unset_reading()就是在做这个用的。set_reading()，非常重要，它测试当前是否有线程在做读取操作。 可以看出来代码已经比较复杂了。 还有一种同步编程的方法，就是每个client分配一个线程。但是随着并行的客户端数量的增长，这显然是不可行的。 现在我们来看看异步方法。当client请求数据的时候，on_read被调用，，发送返回数据，之后又等待下一个请求（执行另一个异步的读操作）。 异步代码，10个线程：
using namespace boost::asio;io_service service;struct client {ip::tcp::socket sock;streambuf buff;};std::vector<client> clients;void handle_clients() {for(int i=0; i<clients.size(); ++i) {async_read_util(clients[i].sock, clients[i].buff, ‘\n’,boost::bind(on_read, clients[i], _1, _2));}for(int i=0; i<10; ++i)boost::thread(handle_clients_thread);}void handle_clients_thread() {service_run();}void on_read(client& c, const error_code& err, size_t read_bytes) {std::istream in(&c.buff);std::string msg;std::getline(in, msg);if(msg == “request_login”)c.sock.async_write(“request_ok\n”, on_write);else if ……//现在在同一个socket上等待下一个读取请求async_read_util(c.sock, c.buff, ‘\n’,boost::bind(on_read, c, _1, _2));}
生命不是一场赛跑，而是一次旅行。比赛在乎终点，而旅行在乎沿途风景。
