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分类: 架构设计与优化

2013-04-08 17:34:13

原文链接: http://blog.yikuyiku.com/?p=1259

这一章,我们一起来看看被Mark-Jason Dominus称为“Perl5里最有意思的进化”的Perl Object Environment。
POE有很多用途,列举一些如下:
提供了一个堪比线程和IPC的多任务调度机制;
简化了以协议为基础的网络服务器和客户端的开发;
提供了一个状态机框架;
把复杂程序中等待I/O的麻烦抽象出来。
就像我们看到的,POE很难概括。但POE最重要的一点是,它尝试着把在事件驱动环境中编程的恼人细节给隐藏起来。

1. 在事件驱动环境中编程
如果你使用过TK或者GTK编写过图形应用,你应该知道那比编写平常的程序要麻烦一些。
平常编程时,你只需要输入一个顺序执行的指令序列,然后交给计算机去执行。
GUI并不这样工作,它需要设置一个环境(比如说一个窗口),然后响应它发生的时间
(比如说点击标题栏,或者选择一个菜单项),这种工作方式就叫做事件驱动环境。


不只是GUI是事件驱动的。比如说,一个服务器程序,显然它也不只是序列化执行一系列指令。
它等待来自客户端的连接(一个事件),然后根据输入做出回应。当客户端完成工作断开连接,
它就回到等待状态等待下一次连接。同样,也可以用一个程序来监视一个目录里每一个文件的变化,
并做出处理。


事件驱动的核心是事件循环,也可以叫做主循环(main loop)。TK有,Event模块有,
POE作为一个处理事件驱动环境编程的框架,当然也有。
POE是用内置的POE kernel来处理事件循环的。

POE可以看作是一个操作系统,它在运行时就像操作系统一样工作。当一个操作系统启动完毕,
它就静待事件的到来,这事件可能是从用户空间发起的系统调用,也可能是硬件中断。
操作系统还负责在不同的工作组件之间传递消息—一般来说是在进程间传递消息(IPC)。
POE kernel也做同样的事—响应事件和在不同的POE工作组件(在POE中称为Session)之间传递消息。

2. Hello,POE
讲了很多空话,让我们来看一个小例子吧:【原文代码有bug, 下面的是做了修改的】

01 use POE;
02 POE::Session->create
03 (
04 inline_states=>
05    {
06        _start => \&start,
07        hello  => \&hello,
08    },
09 );
10  
11 print "Running Kernel";
12 $poe_kernel->run();
13 print "Exiting";
14 exit(0);
15  
16 sub start
17 {
18    my ($kernel, $heap, $session) = @_[KERNEL, HEAP, SESSION];
19    print "setting up a Sessionn ", $session->ID, "\n";
20    $kernel->yield('hello');
21 }
22  
23 sub hello
24 {
25    print "Hello,world\n";
26 }
这就是用POE实现的Hello,world。继续用类似操作系统的比喻来看(目前为止还可以这么看),
我们启动了POE内核,然后创建了一个进程让它打印”Hello,world”,然后退出。
下面让我们来看看这个例子的各个部分。

1 use POE;
2 print "Running Kernel";
3 $poe_kernel->run();
4 print "Exiting";
5 exit(0);

这是每个POE程序的核心,变量$poe_kernel是POE模块提供来表示它自己的。
在许多情况下,run方法的调用根本就不返回,比如说,一个网络服务器应该一直等待新的连接,除非发生了严重错误。
但我们这里只是创建了一个很快结束的简短session。
较新的代码可能会这样写POE::Kernel->run,效果是等同的。

1 POE::Session->create
2 (
3    inline_states=>
4    {
5        _start=>\&start,
6        hello=>\&hello,
7    },
8 );

这段代码创建了一个session,一个session可以看作是一个有多种状态的状态机,或者一个多事件的句柄–这两者是等效的。
用状态机的看法,这段代码在inline_states里定义了两种状态。下划线开头的状态是POE预定义的,其它的是自定义的。
session在成功创建后会马上进入_start状态。如果你更喜欢事件驱动的视角,那可以说这个session响应_start事件和hello事件,
POE会在session创建后立即向它发出一个_start事件。

还有其它的预定义事件,大多数都是处理父/子关系和信号。比如说_stop事件,他在一个session结束前发出。
下面我们看看我们怎么处理自定义的事件。
01 sub start
02 {
03    my ($kernel, $heap, $session) = @_[KERNEL, HEAP, SESSION];
04    print "Setting up a sessionn";
05    $kernel->yield('hello');
06 }
07 sub hello
08 {
09    print "Hello,world";
10 }

POE会给事件处理方法传递包括POE kernel自身的引用在内的一系列参数。
在start方法里我们用KERNEL关键字把POE kernel拿出来。出于效率的考虑,POE用类似这样的数组而不是哈希。
你常常会看到POE事件处理方法这样开头:

1 my ($kernel,$heap,$session) = @_[KERNEL, HEAP, SESSION];
代码右边只是一个用预定义常数做索引的普通数组,返回了POE kernel,heap和当前的session对象。
heap是一个session可以存放私有数据的地方,per-session stuff。
我们稍后会讲到什么类型的数据适合存放在heap里。

现在我们有了POE kernel,那么我们用它干啥呢?我们告诉它我们想转入另一个状态,”hello”状态。

1 $kernel->yield('hello');
向当前session发出事件使用yield。如果要向别的session发出事件,我们要使用post方法。
我们一会儿就会看到一个post的例子。

现在我们的start状态处理方法已经告诉POE kernel我们想要马上转入hello状态。但这要到POE开始了事件循环以后才会发生。
一旦我们执行了$poe_kernel->run,POE kernel查看当前的任务列表,
于是发现第一件要做的事就是把我们的session转入hello状态,然后它就执行了hello状态的处理方法
。然后”hello,world”就被打印出来了。

3. Hello,Again,POE!
如果我们需要每5秒钟都”hello,world!”一次,当然,我们可以这样做:
1 sub hello
2 {
3    my ($kernel) = @_[KERNEL];
4    print "hello,world!\n";
5    sleep 5;
6    $kernel->yield('hello');
7 }

但这可不是在多任务处理环境中的好办法。
我们不能简单地把整个kernel停住5秒,因为其它的session可能会有事情要做:也许有需要马上处理的网络请求,或者诸如此的。
所以,我们要做的是让kernel把hello列到5秒钟之后的计划里去。我们用delay_set方法来做到这一点。

1 sub hello
2 {
3    my ($kernel) = @_[KERNEL];
4    print "hello,world!n";
5    $kernel->delay_set('hello',5);
6 }
现在这样就对其它session礼貌多了。现在让我们来看看在有两个session运行的时候我们能做什么。
下面是一些稍做改动后的Matt Sergeant的POE教程里的代码():

01 use POE;
02 for my $session_no (1..2)
03 {
04    POE::Session->create
05    (
06        inline_states =>
07        {
08            hello=> \&hello,
09            _start=> sub{ $_[KERNEL]>alias_set("session_" .$session_no)},
10        }
11    );
12 }
13 $poe_kernel->post("session_1","hello","session_2");
14 $poe_kernel->run();
15 exit(0);
16  
17 sub hello
18 {
19    my ($kernel, $session, $next) = @_[KERNEL, SESION, ARG0];
20    print "Event in ",$kernel->alias_list($session), "n";
21    $kernel->post($next, "hello", $session->ID);
22 }
我们之前已经很多次创建一个包括初始化事件和一个hello事件的session,这次我们创建了两个。
注意,这两个session使用了相同的事件处理方法,但传给每个session的数据是不一样的。

这次,_start方法做了些和之前不同的事,它告诉kernel给当前session注册了一个别名。
每个session都有一个内部ID(我们稍后就会用到),但只有session创建的时候POE才能得到这个ID。
注册一个易记的别名有助于我们之后更方便地找到这个session出来干活。

还有一个小技巧是,我们还可以向kernel询问一个session的别名,这样可以让输出更易读。

1 print "Event in ",$kernel->alias_list($session), "n";
现在有了两个准备好的session,接下来我们需要告诉kernel哪个先开始运行,
我们给session1传递一个hello事件让它开始运行,session_1是我们给它的别名:

1 $poe_kernel->post("session_1", "hello", "session_2");
我们可以在给别的session或者给当前session传递事件时附带任意个参数。
可以在@_里取到传进来的参数,从ARG0开始一直往后。如果我们有很多参数,我们可以这样把全部的参数都拿下来:

1 my ($kernel, $session, @args) = @_[KERNEL, SESSION, ARG0..$#_];
这里我们只要第一个参数,里面放着下个要干活的session。
session1把控制权交给session2,然后session2又交还给session1,如此循环。
现在程序已经开始运转了,我们不再需要分辨出是哪个session在运行了,
所以我们可以通过传递之前说过的session自身内部ID来确定下一个工作的session。

1 $kernel->post($next, "hello", $session->ID);
这就是说:“我现在把控制权交给你,你一会儿干完活儿就交回来。”

这两个session交替运行着,这就是一个简单的多任务协同工作的环境,输出如下:
Event in session_1
Event in session_2
Event in session_1
Event in session_2



但如果我们想用这个多任务协同环境来做点真正有用的事,那我们就要看看按照POE的思想是如何去处理复杂的I/O问题的。
进入下一小节。
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