libevent源码深度解析：关键模块与工作流程

libevent

源码分析

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libevent源码分析是一份深入研究该知名开源网络库的详尽教程。它涵盖了libevent的核心组件和关键功能，适合服务器端开发人员作为入门学习资料。本文档通过以下几个部分展开： 1. **源码阅读工具**：介绍了SourceInsight和Doxgen工具，它们是理解和解读源码的重要辅助工具。 2. **环境配置**：event-config.h文件的重要性在于根据系统环境设置，确保库的兼容性和功能实现。 3. **日志与错误处理**：详细讨论了日志处理机制，包括定制日志回调函数，API使用流程和错误处理策略。 4. **内存管理**：剖析了内存分配策略，确保库在多线程环境下的稳定性和资源利用率。 5. **多线程与同步**： - **多线程基础**：讲解了如何开启多线程，以及锁和条件变量的使用。 - **调试支持**：涉及debug锁操作和调试模式下的锁/条件变量控制。 6. **数据结构**： - TAILQ_QUEUE队列：阐述队列结构和其宏函数的使用，以及特殊指针操作。 - event_io_map哈希表：讲解哈希表结构、应用场景、哈希函数和操作方法。 7. **信号处理**：介绍signal_event_map结构体，信号事件的初始化、添加、处理流程。 8. **配置event_base**：解析配置结构体，如后端选择、CPU调度和高级设置，以及获取当前配置。 9. **跨平台Reactor实现**：探讨如何根据需求选择合适的后端，涉及到后端数据结构和IO复用结构。 10. **工作流程**：从event结构体出发，讲解事件基、事件创建、关联和主循环处理过程。 11. **优先级设置**：强调事件优先级对事件处理的影响，提高效率的关键。 12. **信号event处理**：详细解释信号事件的处理机制，包括初始化、添加和执行。 13. **evthread_notify_base**：探讨通知主线程的功能，涉及结构体、唤醒机制和注意事项。 14. **超时event处理**：解释超时事件的实现原理，以及如何设置和检测超时。这份libevent源码分析文档为读者提供了全面的学习路径，从底层实现到实际应用，旨在帮助开发者更好地理解和利用这个强大的网络库进行服务器端编程。

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#ifndef _EVENT_DISABLE_MM_REPLACEMENT

static void *(*_mm_malloc_fn)(size_t sz) = NULL;

static void *(*_mm_realloc_fn)(void *p, size_t sz) = NULL;

static void (*_mm_free_fn)(void *p) = NULL;

void

event_set_mem_functions(void *(*malloc_fn)(size_t sz),

void *(*realloc_fn)(void *ptr, size_t sz),

void (*free_fn)(void *ptr))

{

_mm_malloc_fn = malloc_fn;

_mm_realloc_fn = realloc_fn;

_mm_free_fn = free_fn;

}

用户就是通过调用event_set_mem_functions函数来定制自己的内存分配函数。虽然这个函数不做

任何的检查，但还是有一点要注意。这个三个指针，要么全设为NULL(恢复默认状态)，要么全部都

非NULL。原因后面会说到。

这些内存分配函数的实现是相当简单。看看event_mm_malloc_：

void *

event_mm_malloc_(size_t sz)

{

if (_mm_malloc_fn)

return _mm_malloc_fn(sz);

else

return malloc(sz);

}

如果用户定制了内存分配函数(_mm_malloc_fn不为NULL)，那么就直接调用用户定制的内存分配函

数。否则使用C语言标准库提供的。其他几个内存分配函数也是这样实现的。这里就不贴代码了。

定制自己的内存分配函数需要注意的一些地方：

替换内存管理函数影响libevent随后的所有分配、调整大小和释放内存操作。所以必须保证

在调用任何其他libevent函数之前进行定制。否则，Libevent可能用定制的free函数释放C语

言库的malloc函数分配的内存

malloc和realloc函数返回的内存块应该具有和C库返回的内存块一样的地址对齐

realloc函数应该正确处理realloc(NULL,sz)（也就是当作malloc(sz)处理）

realloc函数应该正确处理realloc(ptr,0)（也就是当作free(ptr)处理）

如果在多个线程中使用libevent，替代的内存管理函数需要是线程安全的

如果要释放由Libevent函数分配的内存，并且已经定制了malloc和realloc函数，那么就应该

使用定制的free函数释放。否则将会C语言标准库的free函数释放定制内存分配函数分配的内

存，这将发生错误。所以三者要么全部不定制，要么全部定制。

参考：http://www.wangafu.net/~nickm/libeventbook/Ref1_libsetup.html

5.多线程、锁、条件变量(一)

原文地址

Libevent提供给用户的可见多线程API都在thread.h文件中。在这个文件提供的API并不多。基本上

都是一些定制函数，像前面几篇博文说到的，可以为Libevent定制用户自己的多线程函数。

开启多线程

Libevent默认是不开启多线程的，也没有锁、条件变量这些东西。这点和前面博客说到的”没有定制

就用Libevent默认提供”，有所不同。只有当你调用了evthread_use_windows_threads()或者

evthread_use_pthreads()或者调用evthread_set_lock_callbacks函数定制自己的多线程、锁、条件

变量才会开启多线程功能。其实，前面的那两个函数其内部实现也是定制，在函数的内部，

Libevent封装的一套Win32线程、pthreads线程。然后调用evthread_set_lock_callbacks函数，进行

定制。

thread.h文件只提供了定制线程的接口，并没有提供使用线程接口。这点很像前面说到的Libevent

日志和内存分配。其实这也很好理解。因为都是你提供定制的线程函数。你都能提供了，你肯定有

办法使用，没必要要Libevent提供一些API给你使用。

如果用户为libevent开启了多线程，那么libevent里面的函数就会变成线程安全的。此时主线程在使

用event_base_dispatch，别的线程是可以线程安全地使用event_add把一个event添加到主线程的

event_base中。具体的工作原理可以参考《evthread_notify_base通知主线程》。

锁和条件变量结构体

Libevent允许用户定制自己的锁和条件变量。其实现原理和前面说到的日志和内存分配一样，都是

内部有一个全局变量。定制自己的锁和条件变量，就是对这个全局变量进行赋值。

锁结构：

//thread.h文件

struct evthread_lock_callbacks {

//版本号，设置为宏EVTHREAD_LOCK_API_VERSION

int lock_api_version;

//支持的锁类型，有普通锁，递归锁，读写锁三种

unsigned supported_locktypes;

//分配一个锁变量(指针类型)，因为不同的平台锁变量是不同的类型

//所以用这个通用的void*类型

void *(*alloc)(unsigned locktype);

void (*free)(void *lock, unsigned locktype);

int (*lock)(unsigned mode, void *lock);

int (*unlock)(unsigned mode, void *lock);

};

目前Libevent支持的locktype(锁类型)有三种：

普通锁，值为0

递归锁，值为EVTHREAD_LOCKTYPE_RECURSIVE

读写锁，值为EVTHREAD_LOCKTYPE_READWRITE

当用户定制了自己的线程锁后，就可以用alloc这个函数指针调用函数，获取一个锁变量指针（在支

持pthreads的系统获得的是pthread_mutex_t类型指针）。参数locktype就是用户指定的锁类型。

参数mode(锁模式)则取下面的值：

EVTHREAD_READ：仅用于读写锁：为读操作请求或者释放锁

EVTHREAD_WRITE：仅用于读写锁：为写操作请求或者释放锁

EVTHREAD_TRY：仅用于锁定：仅在可以立刻锁定的时候才请求锁定

虽然Libevent提供了这些锁类型和mode类型，但实际上是否支持这些类型完全是由所定制的线程

锁决定的。Libevent提供的pthreads线程锁和WIN32线程锁就只支持其中的一部分。具体是哪些

下面会说到。

条件变量结构：

//thread.h文件

struct evthread_condition_callbacks {

//版本号，设置为EVTHREAD_CONDITION_API_VERSION宏

int condition_api_version;

void *(*alloc_condition)(unsigned condtype);

void (*free_condition)(void *cond);

int (*signal_condition)(void *cond, int broadcast);

int (*wait_condition)(void *cond, void *lock,

const struct timeval *timeout);

};

条件变量的版本为EVTHREAD_CONDITION_API_VERSION时，alloc_condition的参数取0。奇怪

的是，Libevent并没有提供其他的版本号。前面的线程锁也是只提供给了一个版本号。

signal_condition的第一个参数为alloc_condition的返回值，第二个参数指明唤醒多少个等待的线

程。当broadcast取1时，唤醒所有的线程。取其他值时，只唤醒其中一个线程。

wait_condition的第二个参数为前面线程锁evthread_lock_callbacks结构中的alloc指针函数的返回

值。熟悉条件变量的读者，这点还是比较容易懂的。对于第三个参数，和pthread_cond_timedwait

有所不同。pthread_cond_timedwait的时间是绝对时间，这里的timeout则是等待的时间，所以千

万不要用一个绝对时间作为参数值，不然等到老都等不到超时。如果该参数为NULL，那么就没有

超时，将死等下去，直到另外的线程调用了signal_condition。

Libevent封装的多线程

说了这么多，其实对于用户来说，如果想让Libevent支持多线程。Windows用户直接调用

evthread_use_windows_threads()，遵循pthreads线程的系统直接调用evthread_use_pthreads()就

可以了。其他什么东西都不需要做了。还有一点要注意的是，这两个函数要在代码的一开始就调

用，必须在event_base_new函数之前调用。好了，现在还是研究代码吧。

下面看一下evthread_use_pthreads()函数。

//evthread_pthreads.c文件

int

evthread_use_pthreads(void)

{

//结构体中做一些函数指针作为参数。这些函数都是定义在evthread_pthread.c文件中

struct evthread_lock_callbacks cbs = {

EVTHREAD_LOCK_API_VERSION,

EVTHREAD_LOCKTYPE_RECURSIVE,

evthread_posix_lock_alloc,//函数指针

evthread_posix_lock_free,//函数指针

evthread_posix_lock,//函数指针

evthread_posix_unlock//函数指针

};

struct evthread_condition_callbacks cond_cbs = {

EVTHREAD_CONDITION_API_VERSION,

evthread_posix_cond_alloc,

evthread_posix_cond_free,

evthread_posix_cond_signal,

evthread_posix_cond_wait

};

/* Set ourselves up to get recursive locks. */

if (pthread_mutexattr_init(&attr_recursive))

return -1;

if (pthread_mutexattr_settype(&attr_recursive, PTHREAD_MUTEX_RECURSIV

E))

return -1;

evthread_set_lock_callbacks(&cbs); //定制锁操作

evthread_set_condition_callbacks(&cond_cbs); //定制条件变量操作

evthread_set_id_callback(evthread_posix_get_id); //设置可以获取线程ID的回

调函数

return 0;

}

函数一开始就定义并初始化了一个evthread_lock_callbacks结构和一个

evthread_condition_callbacks结构。然后用之去进行定制。

代码中的attr_recursive是一个锁属性pthread_mutexattr_t类型的全局变量。在这个函数中，它被设

置成具有递归属性。在申请锁时，可以看到其作用。

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