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Delphi-Version: 10 Seattle
Klassendesign: Blockierender Constructor?
Hallo zusammen,
ich re-designe grade eine Klasse, die eine Netzwerk-Protokoll-Schicht implementiert. Dabei wollte ich beim Klassendesign folgende Aspekte vereinen:
Delphi-Quellcode:
, an die der Benutzer manuell die Daten übergeben musste, die er mit seinem Socket empfangen hat.
HandleData
Für ausgehende Daten hatte ich bisher zwei Ansätze:
Delphi-Quellcode:
loswerden und anderseits, dass der IO-Handler selbstständig senden kann (also eher Ansatz 1). Sprich: Der IO-Handler soll "Besitzer" des Sockets sein.
HandleData
Meine Idee war jetzt das Socket im Constructor zu übergeben und dann selbstständig zu pullen:
Delphi-Quellcode:
Meiner Intuition nach empfinde ich es allerdings als schlechtes Design im Constructor zu blockieren und komplexe Operationen auszuführen. Was sagt ihr dazu? Alternative wäre das Pullen in eine Methode auszulagern, aber dann habe ich wieder eine Art
type
ISocket = interface function Send(Data: Pointer; Size: UInt32): UInt32; function Receive(Data: Pointer; Size: UInt32): Integer; end; TIOHandler = class(TObject) private FSocket: ISocket; public constructor Create(Socket: ISocket); end; constructor TIOHandler.Create(Socket: ISocket); var Data: array[0..1024 * 16] of Byte; Size: Integer; begin inherited Create; FSocket := ISocket; // .. // internen Send-Thread erzeugen // .. repeat Size := FSocket.Receive(@Data[0], SizeOf(Data)); // blocking if (Size > 0) then begin InternalHandleData(@Data[0], Size); end; until (Size < 0); end;
Delphi-Quellcode:
Methode, die extra aufgerufen werden müsste (was ich gerne vermeiden will).
HandleData
Viele Grüße Zacherl |
AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Da fiel mir sofort das hier ein:
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AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Zitat:
Vielleicht möchte ich, als Benutzer der Klasse noch gar nichts senden. Vielleicht möchte ich die Klasse nur testen und sitze grade irgendwo ohne Netz. Es gibt viele Gründe, Google, Microsoft und Konsorten raten in ihren Ratgebern explizit immer davon ab, "real work" im constructor zu erledigen. Der hier z.B. fasst das ganz nett zusammen: ![]() |
AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Es gibt auch noch AfterConstruction, aber aus sicht des Programmierers wird das auch "im" TMyClass.Create aufgerufen.
Alternativ eine Start/Init-Methode, welche von Extern nach dem Create aufgeufen wird. |
AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Okay, dann sind wir uns bezüglich des Constructors ja schonmal einig :thumb: Testen der Klasse ohne Internet ist kein Problem. Dafür kann man das Socket Interface ja als Dummy implementieren.
Dann mal die Frage nach der besten Alternative. Momentan steht zu Auswahl:
Delphi-Quellcode:
Ansatz)?
HandleData
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AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Wie wäre es denn mit einem Event-gesteuerten Ansatz in der Art
Delphi-Quellcode:
?
Socket.OnDataAvailable := MyHandleDataEvent
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AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Zitat:
Delphi-Quellcode:
Ansatz. Da aber ja nicht jede Socket Komponente so ein Event besitzt (vor allem nicht mit der selben Parameter-Definition), sollte der Benutzer damals selbst auf ein
HandleData
Delphi-Quellcode:
Event reagieren und darin dann
OnDataAvailable
Delphi-Quellcode:
vom IO-Handler aufrufen. Bzw. im Fall von blocking Sockets hat der Benutzer entsprechend nach neuen Daten gepollt und bei Empfang dann
HandleData
Delphi-Quellcode:
aufgerufen.
HandleData
Ist natürlich ohne Frage der Ansatz, der dem Benutzer die größte Freiheit lässt. Was mich einfach stört ist, dass das Senden dann dem IO-Handler obliegt, das Empfangen aber in der Hand des Benutzers ist. Das
Delphi-Quellcode:
im Socket Interface wäre damit auf jeden Fall obsolet.
Receive
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AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Was soll der IOHandler denn genau machen? Sorry, wenn es eine dumme Frage ist, ich kenne den Begriff "IOHandler" von Indy, aber habe Indy das letzte mal vor wahrscheinlich 10 Jahren angerührt, und mich damals auch nicht wirklich mit der Klassenstruktur auseinandergesetzt.
Also eigentlich ist das Paradigma bei blockierenden Sockets ja, dass man immer abwechselnd liest und schreibt. Deswegen ist mir nicht so ganz klar, warum du im Konstruktor bereits anfängst zu lesen (und einen extra Thread für das Senden erzeugst). Denn es hängt ja vom konkreten Protokoll ab, ob zuerst gelesen oder zuerst geschrieben werden muss. Soll IOHandler ein Platzhalter für die Implementierung des Protokolls sein, oder ist es eine Zwischenschicht zwischen Socket und Protokollimplementierung? Ich entwickle "derzeit" (in Anführungszeichen, weil ich seit Monaten nicht dazu gekommen bin, daran zu weiterarbeiten) auch eine Socket-Lib und bin inzwischen zu dem Ergebnis gekommen, dass blockierend und eventgetrieben (also sowas wie OnDataAvailable) eine grundlegend murxige Kombination ist. Meiner Meinung gibt es zwei lokale Maxima im Raum der möglichen Designs für eine Socket-Lib: 1. Blockierend, imperativ (also eine Receive- und eine Send-Methode, so wie bei dir in ISocket) 2. Nicht-Blockierund und eventgetrieben (Protokollimplementierung als State Machine) - darauf konzentriert sich meine Lib [OT]Übrigens, weil ich gerade sehe, dass du auch Interfaces für die Sockets verwendest: Es ist schockierend, wie viel Overhead die Referenzzählung bei Interfaces verursacht, zumindest mit dem Code, den Freepascal generiert. Ich hatte mal einen ganz kleinen Test-HTTP-Server, der nur "Hello World" ausgibt, gegen nginx gebenchmarkt, und nginx war selbst mit nur einem Kern schneller als mein Server mit allen vier Kernen. Sogar Apache war schneller! Obwohl mein Server ja nicht mal den Funktionsumfang eines richt HTTP-Servers hat. Habe das dann mal mit Valgrind und Co. analysiert, weil ich dachte, dass ich irgendwas grundlegend falsch oder anders mache, aber es stellte sich raus, dass der einzige Unterschied anscheinend auf das Refcounting zurückzuführen ist, das einen riesen Rattenschwanz erzeugt (Exception-Stack, RelocateThreadVars...). Ansonsten sieht die Aufrufstatistik fast identisch aus wie bei nginx. Ich werde wahrscheinlich deshalb, wenn ich mal wieder dazu komme, bei mir alle Interfaces rausschmeißen.[/OT] Zur konkreten Frage: Ich würde auch auf jeden Fall im Constructor keine Reads, Writes oder sonstwas ausführen. Dann lieber eine extra Routine wie
Delphi-Quellcode:
, wenn es denn sein muss.
Start()
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AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Zitat:
Falls du bessere Ideen zur Umsetzung hast, gerne immer her damit :stupid: Konkret möchte ich halt mehrere simultane (unterschiedlich priorisierte) Übertragungen über ein einzelnes Socket realisieren, wobei sowohl Client, als auch Server auf Benutzerinteraktion hin eigenständig Datenübertragungen beginnen können. Die Kummunikation folgt also nicht wirklich einem fest definierten linearen Verlauf. Zitat:
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AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Overhead?
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AW: Klassendesign: Blockierender Constructor?
Zitat:
Zitat:
Ich versuche einfach mal grob meinen aktuellen Ansatz zu erklären. Im Grunde besteht die Architektur bei mir aus zwei Schichten. Die unterste Schicht sieht so aus und ist eigentlich nur eine 1:1-Kapselung der BSD-Socket-API:
Delphi-Quellcode:
Man erzeugt also mithilfe der
{ IWorker }
IWorker = interface(ISuiteObject) procedure Work; procedure Wake; end; { IWorkerComponent } IWorkerComponent = interface(ISuiteObject) procedure AddToWorker(const Worker: IWorker); procedure RemoveFromWorker(const Worker: IWorker); procedure RemoveFromAllWorkers; end; { ISocketEventHandler } ISocketEventHandler = interface procedure HandleCanRecv(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure HandleCanSend(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure HandleCanAccept(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure HandleConnect(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure HandleDisconnect(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure HandleError(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker; const Error: LongInt); end; { ISocket } ISocket = interface(IWorkerComponent) function GetEventHandler: ISocketEventHandler; procedure SetEventHandler(const AValue: ISocketEventHandler); procedure SetBlocking(Blocking: Boolean; out OpResult: TSocketOpResult); procedure Shutdown(how: cint; out OpResult: TSocketOpResult); overload; procedure Shutdown(out OpResult: TSocketOpResult); overload; // Habe ich entfernt, weil ich nach reiflicher Überlegung zu dem Schluss gekommen bin, // dass sich bestimmte Race Conditions einfach nicht verhindern lassen. Close wird // automatisch im Destructor aufgerufen. //procedure Close(out OpResult: TSocketOpResult); function Send(const Buffer; Size: SizeInt; out OpResult: TSocketOpResult): SizeInt; function Receive(var Buffer; Size: SizeInt; out OpResult: TSocketOpResult): SizeInt; procedure Bind(const AddrInfo: TAddrInfo; out OpResult: TSocketOpResult); procedure Listen(out OpResult: TSocketOpResult); procedure Connect(const AddrInfo: TAddrInfo; out OpResult: TSocketOpResult); function Accept(out Addr: TSockAddrStorage; out OpResult: TSocketOpResult): ISocket; function GetPeerName(out OpResult: TSocketOpResult): TSockAddrStorage; procedure SetSockOpt(level:cint; optname:cint; optval:pointer; optlen:tsocklen; out OpResult: TSocketOpResult); overload; procedure SetSockOpt(level: cint; optname: cint; optval: boolean; out OpResult: TSocketOpResult); overload; property EventHandler: ISocketEventHandler read GetEventHandler write SetEventHandler; end; { ISocketSuite } ISocketSuite = interface function CreateWorker(const Logger: ILogger): IWorker; function CreateSocket: ISocket; overload; function CreateSocket(const Handle: TFdHandle; const ConnectionState: TSocketState): ISocket; overload; function CreateSocket(Family: cint; SockType: cint; Protocol: cint; out OpResult: TSocketOpResult): ISocket; overload; function CreateCompatibleSocket(const AddrInfo: TAddrInfo; out OpResult: TSocketOpResult): ISocket; function CreateTimer: ITimer; end;
Delphi-Quellcode:
-Factory einen
ISocketSuite
Delphi-Quellcode:
, und diesen fügt man dann einem oder mehren
ISocket
Delphi-Quellcode:
hinzu. Man muss in einer Schleife
IWorkern
Delphi-Quellcode:
aufrufen, um die anfallenden Events abzuarbeiten (kann und wird man in der Regel natürlich in einem separaten Thread tun. Da gibt es bei mir auch schon eine fertige Klasse für). Die genauen Details lasse ich hier weg, aber letztendlich resultiert das dann darin, dass in
IWorker.Work
Delphi-Quellcode:
die entsprechenden Methoden des
IWorker.Work
Delphi-Quellcode:
aufgerufen werden.
ISocketEventHandler
Es liegt dann beim Implementierer des
Delphi-Quellcode:
, wie er auf die Events reagiert. Wenn z.B.
ISocketEventHandler
Delphi-Quellcode:
aufgerufen wurde, dann weiß ich nur, dass irgendwann in der Zwischenzeit mal Daten angekommen sind bzw. sein könnten, aber ich bekomme sie noch nicht direkt – ich kann dann
HandleCanRecv
Delphi-Quellcode:
aufrufen, um die Daten (sofern vorhanden) abzurufen, oder einfach nichts tun, oder ganz was anderes machen. Allerdings werde ich erst wieder erneut benachrichtigt, nachdem ich
Socket.Receive
Delphi-Quellcode:
aufgerufen habe. Analog läuft es bei den anderen Methoden.
Socket.Receive
Die zweite Schicht sieht bei mir so aus:
Delphi-Quellcode:
Diese Klasse ist eigentlich nur eine Kapselung um den Socket, stellt aber noch Zusatzfunktionen bereit, die nicht direkt Teil der Socket-API sind, z.B. Timer/Timeouts (gehe ich hier nicht näher drauf ein). Das ist die Klasse, von der man sich seine eigenen Implementierungen für sein jeweiliges Protokoll ableiten sollte. Zumindest ist es so gedacht. Man kann natürlich auch ISocket direkt verwenden, aber TCustomConnection bietet mehr Komfort.
TCustomConnection = class(TWorkerComponent, ISocketEventHandler, ITimerHandler)
private FSocket: ISocket; { ... } // ISocketEventHandler procedure SocketCanRecv(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure SocketCanSend(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure SocketConnect(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure SocketDisconnect(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure SocketCanAccept(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker); procedure SocketError(const Socket: ISocket; const Worker: IWorker; const Error: LongInt); procedure ISocketEventHandler.HandleCanRecv = SocketCanRecv; procedure ISocketEventHandler.HandleCanSend = SocketCanSend; procedure ISocketEventHandler.HandleConnect = SocketConnect; procedure ISocketEventHandler.HandleDisconnect = SocketDisconnect; procedure ISocketEventHandler.HandleCanAccept = SocketCanAccept; procedure ISocketEventHandler.HandleError = SocketError; protected { ... } // TWorkerComponent procedure DoAddToWorker(const Worker: IWorker); override; procedure DoRemoveFromWorker(const Worker: IWorker); override; procedure HandleCanRecv(const Worker: IWorker); virtual; procedure HandleCanSend(const Worker: IWorker); virtual; procedure HandleConnect(const Worker: IWorker); virtual; procedure HandleDisconnect(const Worker: IWorker); virtual; procedure HandleError(const Worker: IWorker; const Error: LongInt); virtual; { ... } procedure Shutdown(how: cint; out OpResult: TSocketOpResult); overload; procedure Shutdown(out OpResult: TSocketOpResult); overload; procedure Close(out OpResult: TSocketOpResult); function Send(const Buffer; Size: SizeInt; out OpResult: TSocketOpResult): SizeInt; function Receive(var Buffer; Size: SizeInt; out OpResult: TSocketOpResult): SizeInt; function GetPeerName(out OpResult: TSocketOpResult): TSockAddrStorage; procedure SetSockOpt(level:cint; optname:cint; optval:pointer; optlen:tsocklen; out OpResult: TSocketOpResult); overload; procedure SetSockOpt(level: cint; optname: cint; optval: boolean; out OpResult: TSocketOpResult); overload; procedure Connect(const Address: String; const Port: Word; out OpResult: TSocketOpResult); public constructor Create(const Suite: ISocketSuite); overload; constructor Create(const Socket: ISocket); overload; destructor Destroy; override; end; Eine solche Implementierung sieht dann z.B. in meinem Fall so aus (das ist nicht mehr Teil der Lib sondern der Anwendung):
Delphi-Quellcode:
Wenn ich also { IConnection } IConnection = interface(IWorkerComponent) procedure SendEvent(const Event: TEvent; out OpResult: TSocketOpResult); { ... } property OnReceiveEvent: TConnectionOnReceiveEvent read GetOnReceiveEvent write SetOnReceiveEvent; { ... } property OnConnect: TConnectionOnConnect read GetOnConnect write SetOnConnect; property OnDisconnect: TConnectionOnDisconnect read GetOnDisconnect write SetOnDisconnect; property OnError: TConnectionOnError read GetOnError write SetOnError; { ... } end; { TConnection } TConnection = class(TCustomConnection, IConnection) protected FOnReceiveEvent: TConnectionOnReceiveEvent; { ... } FOnConnect: TConnectionOnConnect; FOnDisconnect: TConnectionOnDisconnect; FOnError: TConnectionOnError; FSendBuffer: String; FRecvBuffer: String; FSendMutex: TCriticalSection; FRecvMutex: TCriticalSection; procedure HandleConnect(const Worker: IWorker); override; procedure HandleCanRecv(const Worker: IWorker); override; procedure HandleCanSend(const Worker: IWorker); override; procedure HandleDisconnect(const Worker: IWorker); override; procedure HandleError(const Worker: IWorker; const Error: LongInt); override; procedure HandleRecvIdleTimeout(const Worker: IWorker); override; procedure HandleSendIdleTimeout(const Worker: IWorker); override; { ... } procedure SendEvent(const Event: TEvent; out OpResult: TSocketOpResult); { ... } public constructor Create(const Suite: ISocketSuite); overload; constructor Create(const Socket: ISocket); overload; destructor Destroy; override; end;
Delphi-Quellcode:
aufrufe, dann wird
IConnection.SendEvent(Event)
Delphi-Quellcode:
in einen String konvertiert und an den internen
Event
Delphi-Quellcode:
angehängt (man könnte statt Buffer auch Queue sagen). Der
FSendBuffer
Delphi-Quellcode:
wird dann peu à peu abgearbeitet, immer dann, wenn durch den Worker wieder
FSendBuffer
Delphi-Quellcode:
aufgerufen wird.
HandleCanSend
Umgekehrt läuft es beim Empfangen ab: In
Delphi-Quellcode:
wird erst
HandleCanRecv
Delphi-Quellcode:
aufgerufen, und dann die empfangenen Daten an
Recv()
Delphi-Quellcode:
angehängt. Immer wenn eine Nachricht vollständig ist, wird
FRecvBuffer
Delphi-Quellcode:
aufgerufen.
OnReceiveEvent
(Strings als Buffer sind natürlich nicht effizient, aber für diese konkrete Anwendung ist das egal. Vielleicht mache ich das irgendwann mal richtig, aber andere Dinge sind wichtiger...) Ich hoffe, es war nicht zu verwirrend. Ich versuche es noch mal kurz zusammenzufassen. Also:
Nachteil bei dieser Implementierung, so wie sie hier ist: Die Buffer von TConnection können theoretisch beliebig groß werden, wenn die Daten entweder zu schnell reinkommen oder nicht schnell genug versandt werden können. Das ist mir bewusst, aber bei dieser konkreten Anwendung kein ernsthaftes Problem. Eine allgemeine Lösung gibt es dafür eh nicht, das kommt immer auf die Anwendung an. Man könnte in so einem Fall blockieren, oder Nachrichten verwerfen, oder einen Fehler zurückgeben, oder oder oder. Es ist also keine Beschränkung von meiner Architektur, sondern ich habe mir da bisher einfach keine Mühe gemacht, weil es nicht notwendig war. Analog zu
Delphi-Quellcode:
und
TCustomConnection
Delphi-Quellcode:
gibt es natürlich auch noch
IConnection
Delphi-Quellcode:
und
TCustomListener
Delphi-Quellcode:
für den Server-Teil. Und noch einige andere Sachen, die ich hier weggelassen habe... Der Beitrag ist länger geworden, als ich wollte.
IListener
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