C++中消息自动派发之三 About JSON Encode

《C++ 消息自动派发》系列上篇介绍了IDL解析器，生成的C++代码只支持JSON转C++ struct。 通过新的重构，此次增长了对C++ struct 转JSON的支持。IDL解析器自动为C++ struct生成两个方法。

　　decode：实现json 转C++ struct 转。

　　encode：实现C++ struct 转json字符串。

　　现实应用中，网络服务器程序处理流程以下：

　　1> 网络层异步接收Client消息（本文讨论的应用都是基于json协议）

　　2> 对消息进行解析，如判断消息类型，消息体字段检查、解析、赋值等。将解析完成的结果封装到特定的struct中（每个消息类型定义单独一个struct）。注：JSON解析、检查、取值都是再网络线程完成（多线程），一般服务器程序的核心逻辑都是在单线程中完成，故逻辑线程应重点”保护“之。待消息转成struct后，逻辑线程直接操做二进制，尽最大程度提升逻辑线程的实时性、吞吐量。

　　3> 逻辑线程处理完请求，通常会产生特定的响应结果（有时是一个，如rpc请求，有时多个，如广播消息）。响应结果仍然要同过json协议发送给client。

　　4> 逻辑成生成的响应结果为二进制struct，须要转换成json字符串。一样这些耗时的、与逻辑无关的操做应该放到网络线程。道理仍是同样，尽最大程度保证

　　　　逻辑层的效率。

　　完整示例代码 svn co http://ffown.googlecode.com/svn/trunk/fflib/lib/generator/

1. 用例

　　假设一个玩家查询好友信息接口。client发送get_friends_req请求，参数为uid，服务器查询该user的好友，生成好友列表list，返回消息结果。

　　首先定义IDL文件，其中有两个消息体：

//! 定义请求消息类型： struct get_friends_req_t
{
    uint32 uid;
}; //! 定义服务器响应结果消息体类型, ret_t 结尾，表明此消息为响应消息，服务器不须要处理此消息的请求

struct all_friends_ret_t
{
    array<uint32> friends;
};

     对应的服务器实现代码以下所示，稍微作些解释：

　　1> socket_t 封装linux socket 文件描述符操做，这里只是个示例，其提供async_write接口，使用preactor模式发送数据。其接受全部消息的基类指针，而且该指针为智能指针，无需手动析构。消息体基类支持encode接口，讲二进制struct转成json字符串，socket则将json字符串经过write系统调用发送给client。

　　2> logic_service_t 逻辑层，处理全部的消息请求。针对每个消息定义重载一个handle函数，为了不网络层消息传到逻辑层的内存拷贝，这里使用智能指针，同时避免了手动管理。

　　3> msg_dispather_t, 这个类是由idl 解析器自动生成的，在生产环境，应该有网络层调用此对象。因为本文只是示例，故忽略网络层，由main模拟网络层调用。

class socket_t
{ public: void async_write(msg_ptr_t msg_)
    { //! TODO do io write  cout <<"wile send:" << msg_->encode_json() <<"\n";
    }
};

typedef socket_t* socket_ptr_t; class logic_service_t
{ public: void handle(shared_ptr_t<get_friends_req_t> req_,  socket_ptr_t sock_)
    {
        cout << "req uid:" << req_->uid <<"\n"; //! DO some logic code  shared_ptr_t<all_friends_ret_t> msg(new all_friends_ret_t()); for (int i = 0; i < 10; ++i)
            msg->friends.push_back(i);

        sock_->async_write(msg);
    }
}; int main(int argc, char* argv[])
{ try { string tmp = "{\"get_friends_req_t\":{\"uid\":12345}}";
        logic_service_t logic_service;
        msg_dispather_t<logic_service_t, socket_ptr_t> msg_dispather(logic_service); //! 这里实际上应该被网络层调用  socket_ptr_t sock = new socket_t();
        msg_dispather.dispath(tmp, sock);
    } catch(exception& e)
    {
        cout <<"e:"<< e.what() <<"\n";
    }
    cout <<"main end ok\n";
}

2. 使用IDL 生成 C++ 代码：

　　idl_generator.py  example.idl msg_def.h

　　前面定义的example.idl 通过idl_generator.py 分析后生成头文件msg_def.h, 其中包括 msg_dispather_t 的实现，其主要代码为：

struct all_friends_ret_t : public msg_t {
    vector<uint32> friends; int parse(const json_value_t& jval_) {

            json_instream_t in("all_friends_ret_t"); in.decode("friends", jval_["friends"], friends); return 0;
    } string encode_json() const {
        rapidjson::Document::AllocatorType allocator;
        rapidjson::StringBuffer            str_buff;
        json_value_t                       ibj_json(rapidjson::kObjectType);
        json_value_t                       ret_json(rapidjson::kObjectType); this->encode_json_val(ibj_json, allocator);
        ret_json.AddMember("all_friends_ret_t", ibj_json, allocator);

        rapidjson::Writer<rapidjson::StringBuffer> writer(str_buff, &allocator);
        ret_json.Accept(writer); string output(str_buff.GetString(), str_buff.Size()); return output;
    } int encode_json_val(json_value_t& dest, rapidjson::Document::AllocatorType& allocator) const{

        json_outstream_t out(allocator); out.encode("friends", dest, friends); return 0;
    }

};

3. encode 和 decode 如何实现

　　经过不断开发IDL解析器，进一步优化了json的解析和编码。其中：

　　1> json_instream.h 完成json的decode，依次遍历struct中的字段，为其赋值。json_instream_t中重载了支持全部类型参数的decode参数。

　　2> json_outstream.h 完成struct 转json，依次遍历struct中的字段，将其转为json value，其重载了支持全部基本类型的encode参数。

　　示例代码：

json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, int8_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, uint8_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, int16_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, uint16_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, int32_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, uint32_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, int64_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, uint64_t dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, bool dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, float dest_);
    json_outstream_t& encode(const char* filed_name_, json_value_t& jval_, const string& dest_);

 4. TODO 

 　　1. IDL 解析器已经实现了基本功能，下次准备利用此IDL 解析器实现一个聊天服务器。

　　 2. IDL 解析器添加对二进制encode/decode的支持。