开卷有益(UNIX编程艺术篇) | 重归混沌的BLOG

开卷有益(UNIX编程艺术篇)

最近《计算机程序设计艺术》看多了,每次写完代码之后,总会习惯估算一下指令级的开销。导致每次写代码都是性能导向,违反了很多设计准则。因此打算重新看一下《UNIX编程艺术》,来拉一下已经严重倾斜的天平。

刚看了二页,又想起一个困扰我多年的问题,而没想到的是这次我似乎想到了解决办法。

在写服务器程序时,将数据持久化到数据库,是一个必不可少的操作。它需要将一个结构体进行打包,然后通过网络发给数据库,数据库再进行,并将操作结果通过网网络返回给应用程序。虽然可以通过这样或那样的手段,降低这些步骤之间的延迟,但是其本身带来的开销还是远大于一次函数调用。

因此在写代码时,通常无法忽略持久化所带来的开销,需要尽可能的合并对同一对象的持久化。

然而合并过程往往没有那么美好,这会会频繁打断原本我们完美的抽象,让我们编写逻辑时总是需要随时背起一个思想包袱。

下面举个简单的例子。

在这个例子里,我们会有两个模块,一个是Hero模块对外提供对某个hero对象的操作(这里仅提供加攻击力和加经验),另外一个是Team模块,调用Hero模块提供的接口对一批hero进行操作(这里假设所有操作都是按队伍操作的)。

//Hero模块
struct hero {
int heroid; 
int attack; //攻击力
int exp;    //当前经验
int level;  //当前等级
};

std::unordered_map<int, struct hero> heros;

static void
persistent(int heroid)
{
    auto &h = heros[heroid];
    save_to_db(h);
}

void add_exp(int heroid, int exp)
{
    auto &h = heros[heroid];
    h.exp += exp;
    if (h.exp > exp_of_next_level)
        ++h.level;
    persistent(heroid);
}

void add_attack(int heroid, int val)
{
    auto &h = heros[heroid];
    h.attack += val;
    persistent(heroid);
}

//Team模块
void team_award()
{
    add_exp(1, 50);
    add_attack(1, 60);
}

上面的代码咋一看,很完美啊,高内聚,低耦合,API之间提供的功能也很正交。

但是它有一个致命问题,忽略了persistent函数所带来的开销,这个函数与普通函数是不同的。上面的代码一共会对同一个hero对象执行两次persistent操作。也就是整个开销扩大了200%,并且在我们编写业务逻辑时往往不止调用2个接口这么少。因此需要将team_award函数中将所有对heroid为1对象的persistent操作进行合并。

合并方法有多种,这里仅列出我最常用的一种(仅适用于1~3个同类型操作之间的合并,如果操作多而杂,这样做就非常不妥了),就是将add_exp和add_attack进行合并,提供如下函数,并在team_award函数中调用。

void add_exp_attack(int heroid, int exp, int attack)
{
    auto &h = heros[heroid];
    h.exp += exp;
    if (h.exp > exp_of_next_level)
        ++h.level;
    h.attack += attack;
    persistent(heroid);
}

这时代码开始有点’bad taste’了,很显然这是违反了‘正交性’原则的。在某些地方我们需要编写诸如`add_exp_attack(1, 0, 10)`类似的代码。然而我却一直没有办法,一直沿用至今。

直到今天我再次打开《UNIX编程艺术》时,我忽然发现了服务器程序的一个规律。那就是,服务器逻辑总是由‘客户端请求’和‘定时器超时事件’驱动的。

那么请处理完一个‘客户端请求’或‘定时器超时事件’之后应该就是最佳的持久化时机。

因此,只要我们在处理这两类事件需要持久化时设立Dirty标记,再由框架在每次处理完‘客户端请求’和‘定时器超时事件’之后根据Dirty标记去持久化所有改动的数据。困扰我数年的持久化合并问题就这么完美的解决了。

我们需要增加一个persistent模块,改动后的伪码大概如下:

//persistent模块
typedef (persistent_cb_t)(int key, int ud);
struct dirty {
    persistent_cb_t *cb;
    int ud;
};
std::unordered_map<int, dirty> persistent_cb;

void persistent_pend(int key, persistent_cb_t *cb, int ud)
{
    auto &d = persistent_cb[key];
    d.cb = cb;
    d.ud = ud;
}

void persistent_clear()
{
    for (auto &iter:persistent_cb) {
        auto &d = iter.second;
        d.cb(iter.first, d.ud);
    }
    persistent_cb.clear();
}
//Hero模块
struct hero {
int heroid; 
int attack; //攻击力
int exp;    //当前经验
int level;  //当前等级
};

std::unordered_map<int, struct hero> heros;

static void
persistent(int heroid, int ud)
{
    auto &h = heros[heroid];
    save_to_db(h);
}

void add_exp(int heroid, int exp)
{
    auto &h = heros[heroid];
    h.exp += exp;
    if (h.exp > exp_of_next_level)
        ++h.level;
    persistent_pend(heroid, persistent, 0);
}

void add_attack(int heroid, int val)
{
    auto &h = heros[heroid];
    h.attack += val;
    persistent_pend(heroid, persistent, 0);
}

//Team模块
void team_award()
{
    add_exp(1, 50);
    add_attack(1, 60);
}

//Socket请求处理模块
void socket_dispatch(int cmd, packet *req)
{
    switch(cmd) {
    case 1:
        team_award();
    }
    persistent_clear();
}
//Timer超时事件处理模块
void timer_expire()
{
    //调用所有超时回调
    persistent_clear();
}

由此我们完美解决了,代码抽象和合并持久化之间的矛盾。



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