http异步请求方式

问题来了：

上一篇文章讲解了http的同步请求，如果需要在主线程中做多个http同步请求，必定阻塞耗费大量的时间，严重影响用户体验。那么问题来了，该如何解决呢？

解决方案：

此时我们可以将http同步请求改进为http异步请求，如下图所示：

该如何实现？

下面的任务就是该如何实现http的异步请求，这里有如下几个步骤：

1、将send与recv分离在两个线程，那么send就不会出现同步方式那样的阻塞（当然异步模式下sockfd需要设置为非阻塞的）

2、在send线程中，send之后，立即将该sockfd添加到epoll中，并关注 EPOLLIN事件

3、创建一个线程，不停的去epoll_wait监听关注的事件，一旦有就绪的fd并且事件是关注的事件则开始处理

这样的话client这边就不用阻塞的等待上一个请求响应成功后再进行下一个请求，而仅仅只需要将请求sockfd用epoll管理，同时在创建的线程中不断epoll_wait处理连接即可。这么做的话效率会高很多。

这里将上述步骤抽象为如下 4 个函数：

http_aysnc_client_init // 该函数用于异步http客户端初始化，里边会创建epoll，同时创建一个线程不停的epoll_wait;
http_async_client_uninit // 该函数用于反初始化
http_async_client_commit // 用于提交http请求，里边就是组织http请求属于，通过send发送
http_async_client_callback // 这里就是上述线程的处理函数，里边会不停的epoll_wait，并处理

预定义的头文件以及宏定义：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>#include <fcntl.h>#include <pthread.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>#define BUFFER_SIZE 4096
#define HOSTNAME_LENGTH         128
#define HTTP_VERSION "HTTP/1.1"
#define USER_AGENT "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/74.0.3729.169 Safari/537.36\r\n"
#define CONNECTION_TYPE "Connection: close\r\n"
#define ACCEPT_TYPE "Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3\r\n"
#define ACCEPT_ENCODE "Accept-Encoding: gzip, deflate, br\r\n"
#define LOG printf

下面首先实现 http_async_client_init，做两件事：创建epfd，并且创建一个线程，在线程里边实现epoll_wait轮询clientfd是否就绪有数据可读。

struct async_context * http_async_client_init(void) {printf("http_async_client_init\n");int epfd = epoll_create(1);// calloc在动态分配完内存后，自动初始化该内存空间为零struct async_context *ctx = calloc(1, sizeof(struct async_context)); // async_context 包含两个成员：epfd 和 线程id(用来处理异步回调)if (ctx == NULL) {close(epfd);return NULL;}ctx->epfd = epfd;int ret = pthread_create(&ctx->thread_id, NULL, http_async_client_callback, ctx);if (ret) {perror("pthread_create");free(ctx);return NULL;}return ctx;
}

http_async_client_uninit反初始化做一些清理工作：

int http_async_client_uninit(struct async_context *ctx) {close(ctx->epfd);pthread_cancel(ctx->thread_id);
}

下边是关键的http请求函数 http_async_client_commit ，用于发送http请求，这里实现的是Get方法，获取天气信息。发送数据后并不立即recv，而是添加到epoll管理，监听EPOLLIN事件，如果有有数据了再去读，相比同步recv阻塞等待性能高不少。

typedef void (*async_result_cb)(const char *hostname, const char *result);char * host_to_ip(const char *hostname) {// gethostbyname 可以将域名转换为ip// gethostbyname 不可以重入，只适合在单线程不适合多线程// gethostbyname_r 线程安全，但是该函数对ipv6的支持不强// getaddrinfo 解决ipv6的支持struct hostent *host_entry = gethostbyname(hostname);if (host_entry) {return inet_ntoa(*(struct in_addr *)*host_entry->h_addr_list); // host_entry先与 "->" 结合后 再与 “*” 结合，如果是多网卡则这里需要一次遍历h_addr_list列表}else {return NULL;}return NULL;
}int http_async_client_commit(struct async_context *ctx, char *hostname, char *resource, async_result_cb cb) {/// init socketchar *ip = host_to_ip(hostname);LOG("ip:%s\n", ip);int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in sin = {0};sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip); // inet_aton(ip, &sin.sin_addr); inet_addr不能识别255.255.255.255sin.sin_port = htons(80);sin.sin_family = AF_INET;int iRet = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(struct sockaddr_in));if (iRet != 0) {return -1;}// 创建sockfd设置为非阻塞的fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK); // 同步方式下这里不设置，默认就是阻塞，异步方式下必须设置为非阻塞的。// encode httpchar buffer[BUFFER_SIZE] = {0};int len = sprintf(buffer,
"GET %s %s\r\n\
HOST: %s\r\n\
%s\r\n\
\r\n", resource, HTTP_VERSION, hostname,CONNECTION_TYPE);// send send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);struct ep_arg *eparg = (struct ep_arg*)calloc(1, sizeof(struct ep_arg));if (eparg == NULL) return -1;eparg->sockfd = sockfd;eparg->cb = cb;// add epollstruct epoll_event ev;ev.events = EPOLLIN;ev.data.ptr = eparg;epoll_ctl(ctx->epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);return iRet;
}

提交了请求后，将sockfd加入epoll对象管理起来，接下来就为了需要开启一个线程，不停的epoll_wait有哪些sockfd连接成功并收到了server的响应。实现http_async_client_callback函数：

struct async_context {int epfd;pthread_t thread_id;
};struct ep_arg {int sockfd;char hostname[HOSTNAME_LENGTH];async_result_cb cb;
};static void *http_async_client_callback(void *arg) {struct async_context *ctx = (struct async_context *)arg;int epfd = ctx->epfd;while (1) {struct epoll_event events[1024];int nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);printf("nready = %d\n", nready);if (nready < 0) {if (errno == EINTR || errno == EAGAIN) {continue;} else {break;}} else if (nready == 0) {continue;}int i = 0;for (i = 0; i < nready; i++) {struct ep_arg *data = (struct ep_arg*)events[i].data.ptr;int sockfd = data->sockfd;LOG("sockfd:%d\n", sockfd);char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};int n = recv(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0);if (n > 0) {LOG("response:%s\n", buffer);epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, sockfd, NULL);close(sockfd);free(data);}         } }
}

我们在main函数中调用方式

struct http_request reqs[] = {{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=beijing&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=changsha&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=shenzhen&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=shanghai&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=tianjin&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=wuhan&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=hefei&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=hangzhou&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=nanjing&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=jinan&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=taiyuan&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=wuxi&language=zh-Hans&unit=c" },{"api.seniverse.com", "/v3/weather/now.json?key=0pyd8z7jouficcil&location=suzhou&language=zh-Hans&unit=c" },
};static void http_async_client_result_callback(const char *hostname, const char *result) {printf("hostname:%s, result:%s\n", hostname, result);
}int main(int argc, const char *argv[]) {struct async_context *ctx = http_async_client_init();  // struct aysnc_context中包含 epfd和pthread_idif (ctx == nullptr) return -1;int count = sizeof(reqs) / sizeof(reqs[0]);for (int i = 0; i < count; i++) {http_async_client_commit(ctx, reqs[i].hostname, reqs[i].resouce, http_async_client_result_callback);}getchar();
}

OK，至此http异步请求实现完毕，接下来看看运行效果：

很快不阻塞的请求完毕，然后在线程中处理响应的数据。

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