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  • 源码分析Dubbo异步调用与事件回调机制.pdf
  •    本文将详细分析Dubbo服务异步调用与事件回调机制。    1、异步调用与事件回调机制    1.1 异步回调    1.2 事件回调    2、源码分析异步调用与事件回调机制    在Dubbo中,引入特定...

       本文将详细分析Dubbo服务异步调用与事件回调机制。
       1、异步调用与事件回调机制
       1.1 异步回调
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       1.2 事件回调
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       2、源码分析异步调用与事件回调机制
       在Dubbo中,引入特定的过滤器FutureFilter来处理异步调用相关的逻辑,其定义如下:

    @Activate(group = Constants.CONSUMER)
    public class FutureFilter implements Filter {
    }
    

       group=CONSUMER说明该过滤器属于消费端过滤器。
       接下来从从invoke方法详细分析其实现逻辑。

    public Result invoke(final Invoker<?> invoker, final Invocation invocation) throws RpcException {
            final boolean isAsync = RpcUtils.isAsync(invoker.getUrl(), invocation);     // @1
            fireInvokeCallback(invoker, invocation);                                                     // @2
            // need to configure if there's return value before the invocation in order to help invoker to judge if it's
            // necessary to return future.
            Result result = invoker.invoke(invocation);                                                 // @3
            if (isAsync) {
                asyncCallback(invoker, invocation);                                                       // @4
            } else {
                syncCallback(invoker, invocation, result);                                              // @5
            }
            return result;
    }
    

       代码@1:首先从URL中获取是否是异步调用标志,其配置属性为< dubbo:service async=""/>获取其子标签< dubbo:method async=""/>。
       代码@2:同步调用oninvoke事件,执行invoke方法之前的事件。
       代码@3:继续沿着调用链调用,最终会到具体的协议Invoker,例如DubboInvoker,发生具体的服务调用,跟踪一下同步、异步调用的实现细节。
       代码@4:如果调用方式是异步模式,则异步调用onreturn或onthrow事件。
       代码@5:如果调用方式是同步模式,则同步调用onreturn或onthrow事件。

       2.1 源码分析FutureFilter#fireInvokeCallback

    private void fireInvokeCallback(final Invoker<?> invoker, final Invocation invocation) {
            final Method onInvokeMethod = (Method) StaticContext.getSystemContext().get(StaticContext.getKey(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName(), 
    Constants.ON_INVOKE_METHOD_KEY));      // @1
            final Object onInvokeInst = StaticContext.getSystemContext().get(StaticContext.getKey(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName(), 
    Constants.ON_INVOKE_INSTANCE_KEY));   // @2
            if (onInvokeMethod == null && onInvokeInst == null) {    // @3
                return;
            }
            if (onInvokeMethod == null || onInvokeInst == null) {    // @4
                throw new IllegalStateException("service:" + invoker.getUrl().getServiceKey() + " has a onreturn callback config , but no such " + (onInvokeMethod == null ? "method" : 
                             "instance") + " found. url:" + invoker.getUrl());
            }
            if (!onInvokeMethod.isAccessible()) {
                onInvokeMethod.setAccessible(true);
            }
            Object[] params = invocation.getArguments();
            try {
                onInvokeMethod.invoke(onInvokeInst, params);        // @5
            } catch (InvocationTargetException e) {
                fireThrowCallback(invoker, invocation, e.getTargetException());    // @6
            } catch (Throwable e) {
                fireThrowCallback(invoker, invocation, e);                         // @7
            }
        }
    

       代码@1:StaticContext.getSystemContext()中根据key:serviceKey + “.” + method + “.” + “oninvoke.method” 获取配置的oninvoke.method方法名。其中serviceKey为[group]/interface:[version],其中group与version可能为空,忽略。
       代码@2:同样根据key:serviceKey + “.” + method + “.” + “oninvoke.instance” 从StaticContext.getSystemContext()获取oninvoke.method方法所在的实例名对象,也就是说该调用哪个对象的oninvoke.method指定的方法。这里就有一个疑问,这些数据是在什么时候存入StaticContext中的呢?下文会详细分析。
       代码@3、@4:主要检测< dubbo:method oninvoke=""/>配置的正确性,其正确的配置方式如下:“实例名.方法名”,例如:
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       代码@5:根据发射机制,调用oninvoke中指定的实例的指定方法,注意,这里传入的参数为调用远程RPC服务的参数。
    注意:从这里可以看出,如果要实现事件通知,也即在调用远程RPC服务之前,之后、抛出异常时执行回调函数,该回调事件的方法的参数列表需要与被调用服务的参数列表一致。
       代码@6、@7,如果在执行调用前方法(oninvoke)事件方法失败,则会同步调用onthrow中定义的方法(如有定义)。关于dubbo:method oninvoke属性的解析以及在什么时候会向StaticContext.getSystemContext()中添加信息,将在下文统一介绍。
       2.2 源码分析DubboInvoker关于同步异步调用处理
       在上文提到FutureFilter#invoke中的第三步调用invoker.invoker方法时,我们应该会有兴趣了解一下真实的invoker是如何处理同步、异步请求的。
       我们以dubbo协议DubboInvoker来重点分析一下其实现原理:
       DubboInvoker#doInvoke

    try {
                boolean isAsync = RpcUtils.isAsync(getUrl(), invocation);            // @1
                boolean isOneway = RpcUtils.isOneway(getUrl(), invocation);
                int timeout = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.TIMEOUT_KEY, Constants.DEFAULT_TIMEOUT);
                if (isOneway) {
                    boolean isSent = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.SENT_KEY, false);
                    currentClient.send(inv, isSent);                                             // @2
                    RpcContext.getContext().setFuture(null);
                    return new RpcResult();
                } else if (isAsync) {
                    ResponseFuture future = currentClient.request(inv, timeout);                 // @3
                    RpcContext.getContext().setFuture(new FutureAdapter<Object>(future));
                    return new RpcResult();
                } else {
                    RpcContext.getContext().setFuture(null);     // @4
                    return (Result) currentClient.request(inv, timeout).get();
                }
            } catch (TimeoutException e) {
                throw new RpcException(RpcException.TIMEOUT_EXCEPTION, "Invoke remote method timeout. method: " + invocation.getMethodName() + ", provider: " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
            } catch (RemotingException e) {
                throw new RpcException(RpcException.NETWORK_EXCEPTION, "Failed to invoke remote method: " + invocation.getMethodName() + ", provider: " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
            }
    

       代码@1:首先获取async属性,如果为true表示异步请求,如果配置了return="false"表示调用模式为oneway,只发调用,不关注其调用结果。
       代码@2:处理oneway的情况。如果设置了sent=true,表示等待网络数据发出才返回,如果sent=false,只是将待发送数据发到IO写缓存区就返回。
       代码@3:处理异步的情况,代码@4处理同步调用的情况,细看其实都是通过调用网络客户端client的request,最终调用HeaderExchangeChannel#request方法:
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       这里是通过Future模式来实现异步调用的,同步调用也是通过异步调用来实现,只是同步调用发起后,直接调用future#get的方法来同步等待结果的返回,而异步调用只返回Future Response,在用户需要关心其结果时才调用get方法。

       2.3 源码分析asyncCallback与syncCallback
       前面介绍了方法执行之前oninvoker事件的调用分析,接下来分析RPC服务调用完成后,onreturn和onthrow方法的调用逻辑。
       异步回调与同步回调的区别就是调用onreturn(fireReturnCallback)和onthrow(fireThrowCallback)调用的地方不同,如果是同步调用,也就是在完成RPC服务调用后,立即调用相关的回调方法,如果是异步调用的话,RPC服务完成后,通过Future模式异步执行。其实关于onreturn、onthrow属性的解析,执行与oninvoker属性的解析完全一样,再这里也就不重复介绍了。


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  • 异步事件回调机制原理探索

    千次阅读 2015-03-15 12:58:02
    自定义的异步事件回调机制: 可以在自己的应用程序中,先注册事件事件对应的回调函数(回调函数可以是函数指针法,虚函数方法的方式);自己程序中每帧检测事件是否发生或者条件是否满足,满足的时候就进入回调函数。...

    软件组件之间,函数之间的调用分为:同步调用,函数指针形式的同步回调,异步调用。前面两种很简单无需多言,这里只探索下异步调用。

    自定义的异步事件回调机制:

    可以在自己的应用程序中,先注册事件和事件对应的回调函数(回调函数可以是函数指针法,虚函数方法的方式);自己程序中每帧检测事件是否发生或者条件是否满足,满足的时候就进入回调函数。如果这样的检查是在同一个线程中那么就是同步的延迟调用,如果是在子线程中就是异步调用,但是这样的性能还是比较差的,除非不得以,否则还是用OS的异步回调机制性能高。

    OS层面的异步事件回调机制:

    linux下的异步回调机制:

    1.异步事件的注册:会在内核里面产生一个事件放置到事件队列(属于内核事件或者线程/进程事件队列,加入事件select,poll是O(n)算法效率,epoll是O(1)算法效率因为使用了mmap不需要从用户空间拷贝到内核空间,其它事件类似);该事件会记录当前线程/进程标识号,关联的内核文件设备驱动事件,还可能需要一个回调函数

    2.异步事件的检测:检查时候会查询内核中的线程/进程事件队列(select,poll是O(n)算法效率,epoll是O(1)算法效率应该使用了数组类型的数据结构存储映射关系,其它事件类似 );阻塞线程/进程如果存在满足事件那么马上返回结果如果不满足将会挂起当前线程/进程,释放CPU占用,提高性能。 非阻塞的线程/进程条件满足返回结果,条件不满足那么返回非阻塞的信息,可以继续做其它事情

    3.异步事件的回调驱动:文件设备驱动程序内有读写队列,当读写队列资源变为可读or写的时候(驱动程序可以周期性的检测读写队列而是计算机周期检测,非周期内驱动程序也可以挂起睡眠, 驱动程序也可以因为OS事件而唤醒,事件完成产生回调),将通过文件驱动资源和事件线程的关系(select poll o(n)算法效率内遍历事件队列,epoll O(1)时间算法效率,其它机制类似),唤醒在等待该资源的线程/进程继续执行(或发出事件通知到内核事件队列/线程进程的事件队列中)。唤醒后会再次判断文件设备条件是否满足因为非独占的资源可能被其它线程/进程获取了; 阻塞条件下成功了马上执行异步回调,返回中断现场继续执行程序逻辑,非阻塞条件下线程执行到此处检查事件队列将会成功从而产生异步调用,返回当时中断现场执行条件满足的后续逻辑,unity3d的coroutine也是这样的原理

    windows下的异步回调机制:
    回调事件注册和异步事件的驱动都和linux下类似。
    只是检查异步事件的消息, windows内核有一个事件队列,内核也为当前的用户线程创建事件队列,当内核驱动触发事件(周期触发或OS通知触发)时,消息会被分发到内核事件队列,分发到当前线程事件队列;当前线程需要一个消息循环不断的获取消息,当然也提供了阻塞模式和非阻塞模式的检测消息(getmessage没有获得去到消息会阻塞挂起当前线程,peekmessage没有获取到消息返回FALSE不会阻塞挂起当前线程),接收到了消息要进行分发处理。
    如图:
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  • BLE事件回调机制解析 nRF5 SDK从版本14开始,对事件回调机制做了更新,引入了观察者模式,以解耦不同BLE Layer对BLE事件的回调函数。 实现这套机制用到了Flash的段(Section),将RAM中的函数调用与Flash中的段...

     

    BLE事件回调机制解析

    nRF5 SDK从版本14开始,对事件回调机制做了更新,引入了观察者模式,以解耦不同BLE Layer对BLE事件的回调函数。

    实现这套机制用到了Flash的段(Section),将RAM中的函数调用与Flash中的段操作结合到一起,这个想法很新颖。

    本文尝试理解和追踪整个回调过程,并写一段代码验证我们的思路。

    一、观察者模式简介

    面向对象编程世界里有许多著名的设计模式,其中一种叫观察者模式,它解决的问题是:在某场景下对象之间存在一对多的依赖关系,当中心对象的状态发生改变,其他所有依赖于它的对象都能得到通知并自动更新。
    在这里插入图片描述
    观察者模式中有几种角色:观察者(Observer),主题(Subject)和发布者(Publisher)。

    多个观察者可以独立的订阅(Subscribe)一个主题,当该主题收到发布者推送的数据,将数据通知(Notify)给各个观察者进行后续处理。

    实现观察者模式,观察者端需要实现一个订阅功能,将自己的句柄和回调函数传递给主题。主机端应该有一个列表,所有订阅它的观察者句柄和回调函数都保存在该列表中,当需要通知时,则遍历列表中的各个句柄,分别执行各自的回调函数。发布者给主题发数据,则简单的暴露一个接口即可。

    更进一步的,在代码中要将句柄和回调函数封装成一个结构体,这样就可以方便传参。观察者准备一个函数,将该结构体保存到一个列表中,这个函数称为订阅。主题准备一个函数,读取该列表,遍历获得各个结构体,并执行回调,这个函数称为通知。

    设计这个列表是关键。

    在这里插入图片描述
    最简单的办法是准备一个内存数组,订阅函数即写数组,通知函数即读数组。

    nRF5 SDK选择了另一种方式,使用Flash的段。

    二、Flash段简介

    本文使用SEGGER Embedded Studio开发工具进行介绍,它后端使用arm gcc编译器,需要用到它的链接文件(.ld)和map文件(.map)。

    Flash的段是指在Flash中指定一块空间,包含首地址和空间长度,并设定一个段名。段名以点(.)开头。

    C语言开发中经常提及的段有代码段.text,常量段.rodata等。
    在这里插入图片描述

    利用__attribute__关键字,可以为变量指定段名,以下代码将变量my_var存放在段.my_section中:

    static my_type_t my_var __attribute__ ((section(".my_section"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = handler,
        .p_context  = NULL
    };
    

    还需要在内存布局文件中,设定好该段的起始地址和长度。编译SES工程,将生成链接文件(.ld),可以看到诸如以下代码:

    .sdh_ble_observers ALIGN(__pwr_mgmt_data_end__ , 4) : AT(ALIGN(__pwr_mgmt_data_end__ , 4))
    {
    __sdh_ble_observers_start__ = .;
    __start_sdh_ble_observers =   __sdh_ble_observers_start__;
    KEEP(*(SORT(.sdh_ble_observers*)))
    }
    __sdh_ble_observers_end__ = __sdh_ble_observers_start__ + SIZEOF(.sdh_ble_observers);
    __sdh_ble_observers_size__ = SIZEOF(.sdh_ble_observers);
    

    其中xx_start__表示起始地址, xx_size__表示长度,xx_end__表示结束地址。

    注意到一个关键行:KEEP((SORT(.sdh_ble_observers)))。

    该行使用了通配符,.sdh_ble_observers*末尾的星号表示任意字符,所以我们可能在代码中看到形如.sdh_ble_observers1这种段名。SORT表示将这些通配符所匹配的段按名称增序排列。

    查看map文件,可以看到如下记录:

    .sdh_ble_observers
                    0x0000000000030ae4       0x30
                    0x0000000000030ae4                __sdh_ble_observers_start__ = .
                    0x0000000000030ae4                __start_sdh_ble_observers = __sdh_ble_observers_start__
     *(SORT_BY_NAME(.sdh_ble_observers*))
     .sdh_ble_observers0
                    0x0000000000030ae4        0x8 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/ble_conn_state.o
     .sdh_ble_observers1
                    0x0000000000030aec        0x8 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/main.o
     .sdh_ble_observers1
                    0x0000000000030af4        0x8 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/ble_conn_params.o
     .sdh_ble_observers2
                    0x0000000000030afc       0x10 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/main.o
    

    在map文件中,我们看到了多个名字相似的段.sdh_ble_observers[0, 1, 2],它们摆列在一起,Flash地址前后相接,并且它们长度之和等于.sdh_ble_observers段长度。

    可以认为.sdh_ble_observers*是 .sdh_ble_observers的子段。

    如何获取段内的数据呢?

    一个是直接调用变量名,比如上面的my_var,另一种是通过段名,索引出其中的子段内容。SDK中提供了段操作的函数库nrf_section_iter, 如果已知一个段名,可以利用以下代码获取其中的子段内容:

    nrf_section_iter_t  iter;
    for (nrf_section_iter_init(&iter, &my_section);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter))
    {
        my_type_t     * p_section;
        p_section = (my_type_t *)nrf_section_iter_get(&iter);
    }
    

    三、BLE事件回调

    以SDK15.1/ble_app_blinky工程为例, 追踪它的BLE回调事件的调用逻辑。

    在main.c –> ble_stack_init()中,调用了:

    NRF_SDH_BLE_OBSERVER(m_ble_observer, APP_BLE_OBSERVER_PRIO, ble_evt_handler, NULL);
    

    其中ble_evt_handler是我们设定的BLE事件回调函数。

    NRF_SDH_BLE_OBSERVER是一个异常复杂嵌套宏,经过层层解剖,该代码变成如下形式:

    static nrf_sdh_ble_evt_observer_t m_ble_observer __attribute__ ((section(".sdh_ble_observers3"))) __attribute__((used)) =
    {
        .handler    =ble_evt_handler,
        .p_context  = NULL
    };
    

    这个代码在.sdh_ble_observers3段中定义一个结构体变量,并且将回调函数设定为参数。

    那ble_evt_handler()是在什么地方调用的呢?

    找到nrf_sdh_ble.c -> nrf_sdh_ble_evts_poll(),看见关键代码:

    nrf_section_iter_t  iter;
    for (nrf_section_iter_init(&iter, &sdh_ble_observers);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter))
    {
        nrf_sdh_ble_evt_observer_t * p_observer;
        nrf_sdh_ble_evt_handler_t    handler;
    
        p_observer = (nrf_sdh_ble_evt_observer_t *)nrf_section_iter_get(&iter);
        handler    = p_observer->handler;
    
        handler(p_ble_evt, p_observer->p_context);
    }
    

    这正是我们上面分析的,通过段名来获取所有的子段内容,然后执行其回调函数。

    仍然在该文件中,进一步找到关键代码:

    NRF_SDH_STACK_OBSERVER(m_nrf_sdh_ble_evts_poll, NRF_SDH_BLE_STACK_OBSERVER_PRIO) =
    {
        .handler   = nrf_sdh_ble_evts_poll,
        .p_context = NULL,
    };
    

    与上面类似,这是个嵌套宏,经过层层解剖,得到如下代码:

    static nrf_sdh_stack_observer_t m_nrf_sdh_ble_evts_poll __attribute__ ((section(".sdh_stack_observers2"))) __attribute__((used)) =
    {
        .handler    =nrf_sdh_ble_evts_poll,
        .p_context  = NULL
    };
    

    那 nrf_sdh_ble_evts_poll()是在什么地方调用的呢?

    找到nrf_sdh.c -> nrf_sdh_evts_poll(),看见关键代码:

    for (nrf_section_iter_init(&iter, &sdh_stack_observers);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter))
    {
        nrf_sdh_stack_observer_t    * p_observer;
        nrf_sdh_stack_evt_handler_t   handler;
    
        p_observer = (nrf_sdh_stack_observer_t *) nrf_section_iter_get(&iter);
        handler    = p_observer->handler;
    
        handler(p_observer->p_context);
    }
    

    进一步,看到该函数的调用地点:

    void SD_EVT_IRQHandler(void)
    {
        nrf_sdh_evts_poll();
    }
    

    SD_EVT_IRQHandler是BLE事件的中断处理函数,一旦芯片产生BLE事件,都会进入到这个中断处理函数中。按照上面的追踪思路反向推导,就能够调用到最初的ble_evt_handler回调函数。

    至此我们搞清楚了BLE事件回调的跳转逻辑。

    四、几处细节

    (1)SD_EVT_IRQHandler 是什么

    它是BLE事件中断。

    经过多次重定义跳转,我们找到它最初的名字: SWI2_EGU2_IRQHandler。

    在ses_startup_nrf52.s文件中,看出它是一个中断向量:

    /* External Interrupts */
      .word   POWER_CLOCK_IRQHandler
      .word   RADIO_IRQHandler
      .word   UARTE0_UART0_IRQHandler
    // ....
      .word   COMP_LPCOMP_IRQHandler
      .word   SWI0_EGU0_IRQHandler
      .word   SWI1_EGU1_IRQHandler
      .word   SWI2_EGU2_IRQHandler
      .word   SWI3_EGU3_IRQHandler
    

    为什么它就代表了BLE的事件中断呢?

    在芯片手册的Memory章节,找到Instantiation小节,列出了全部的中断向量地址:
    Instantiation Table
    在这里插入图片描述
    比较这个列表与上面的中断向量定义,发现它们是一一对应,严格按顺序排列的。所以排到SWI2_EGU2_IRQHandler所在的位置,就代表了SWI2和EGU2的中断向量,无论它取什么名字。

    注意,SWI2和EGU2使用了同样的向量地址,所以它们共享一个中断向量,于是向量名称写成SWI2_EGU2_IRQHandler。
    (2)为什么要索引两次

    在nrf_sdh_evts_poll函数中,调用了 nrf_sdh_ble_evts_poll(),然后再调用我们的ble_evt_handler,为什么要索引两次呢?

    仔细看代码发现,nrf_sdh_evts_poll处理了BLE和SOC两种事件。而ble_evt_handler只是BLE事件。

    这是因为SWI2和EGU2这二者共享一个中断向量,它们出了给出BLE事件中断,还会给出SOC相关的中断,比如时钟Clock等。
    (3)APP_BLE_OBSERVER_PRIO是什么

    它代表了优先级。

    前面提到.ld文件中使用了SORT对所有子段进行增序排列,优先级数值小的排前面,大的排后面,在索引子段内容时候,总是先执行高优先级(数值小)的回调函数,后执行低优先级(数值大)的回调函数,相同优先级的回调则不能确定执行顺序。
    (4)观察者角色

    在上面的分析中,NRF_SDH_BLE_OBSERVER意味着订阅函数,main.c中的BLE处理相当于一个观察者。

    SDK中将订阅函数进一步封装成BLE_XXX_DEF()的宏形式,比如GATT的订阅函数宏:

    NRF_BLE_GATT_DEF(_name)

    许多BLE库都提供了订阅函数宏,使用时候只需在main.c中声明它们。

    BLE通用订阅函数宏:

    #define BLE_ADVERTISING_DEF(_name)
    #define BLE_DB_DISCOVERY_DEF(_name)
    #define BLE_LINK_CTX_MANAGER_DEF()
    #define NRF_BLE_SCAN_DEF(_name)
    #define NRF_BLE_GATT_DEF(_name)
    #define NRF_BLE_QWR_DEF(_name)
    

    BLE Profile订阅函数宏:

    #define BLE_BAS_DEF(_name)
    #define BLE_BPS_DEF(_name)
    #define BLE_CSCS_DEF(_name)
    #define BLE_GLS_DEF(_name)
    #define BLE_HIDS_DEF()
    #define BLE_HRS_DEF(_name)
    #define BLE_HTS_DEF(_name)
    #define BLE_LBS_DEF(_name)
    

    如果我们创建一个自定义的Profile,也应该提供一个这样的订阅函数宏。

    nrf_sdh_ble_evts_poll和nrf_sdh_evts_poll相当于通知函数,nrf_sdh.c和nrf_sdh_ble.c充当主题角色。

    发布者是芯片, SD_EVT_IRQHandler中断就是发布者向主题推送数据接口。

    五、验证

    尝试写一段代码,验证这种段操作的观察者模式。

    先定义一个段:syq_sections

    typedef void (*syq_handler_t)(uint8_t const evt_code, void * p_context);
    
    typedef struct
    {
        syq_handler_t         handler;      //!< BLE event handler.
        void *                p_context;    //!< A parameter to the event handler.
    } const syq_type_t;
    
    NRF_SECTION_SET_DEF(syq_sections, syq_type_t, NRF_SDH_BLE_OBSERVER_PRIO_LEVELS);
    

    设定三个不同优先级的段变量:

    void syq_handler1(uint8_t const evt_code, void * p_context)
    {
        NRF_LOG_INFO("handler1 is triggered");
    }
    
    static syq_type_t m_syq_1 __attribute__ ((section(".syq_sections1"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = syq_handler1,
        .p_context  = NULL
    };
    
    void syq_handler2(uint8_t const evt_code, void * p_context)
    {
        NRF_LOG_INFO("handler2 is triggered");
    }
    
    static syq_type_t m_syq_2 __attribute__ ((section(".syq_sections2"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = syq_handler2,
        .p_context  = NULL
    };
    
    void syq_handler3(uint8_t const evt_code, void * p_context)
    {
        NRF_LOG_INFO("handler3 is triggered");
    }
    
    static syq_type_t m_syq_3 __attribute__ ((section(".syq_sections3"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = syq_handler3,
        .p_context  = NULL
    };
    

    在主函数中执行索引:

    nrf_section_iter_t  iter;
    for (nrf_section_iter_init(&iter, &syq_sections);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter)) {
        syq_type_t * p_observer;
        syq_handler_t    handler;
    
        p_observer = (syq_type_t *)nrf_section_iter_get(&iter);
        handler    = p_observer->handler;
    
        handler(1, p_observer->p_context);
    }
    

    这样就可以依次执行三个不同优先级的回调函数,打印结果如下:
    在这里插入图片描述
    利用这套做法,实现了一个简单的观察者模式。

    展开全文
  • Nordic系列芯片讲解九 (BLE事件回调机制解析)

    千次阅读 多人点赞 2019-03-22 13:38:18
    BLE事件回调机制解析 nRF5 SDK从版本14开始,对事件回调机制做了更新,引入了观察者模式,以解耦不同BLE Layer对BLE事件的回调函数。 实现这套机制用到了Flash的段(Section),将RAM中的函数调用与Flash中的段...

    BLE事件回调机制解析

    nRF5 SDK从版本14开始,对事件回调机制做了更新,引入了观察者模式,以解耦不同BLE Layer对BLE事件的回调函数。

    实现这套机制用到了Flash的段(Section),将RAM中的函数调用与Flash中的段操作结合到一起,这个想法很新颖。

    本文尝试理解和追踪整个回调过程,并写一段代码验证我们的思路。

    一、观察者模式简介

    面向对象编程世界里有许多著名的设计模式,其中一种叫观察者模式,它解决的问题是:在某场景下对象之间存在一对多的依赖关系,当中心对象的状态发生改变,其他所有依赖于它的对象都能得到通知并自动更新。
    在这里插入图片描述
    观察者模式中有几种角色:观察者(Observer),主题(Subject)和发布者(Publisher)。

    多个观察者可以独立的订阅(Subscribe)一个主题,当该主题收到发布者推送的数据,将数据通知(Notify)给各个观察者进行后续处理。

    实现观察者模式,观察者端需要实现一个订阅功能,将自己的句柄和回调函数传递给主题。主机端应该有一个列表,所有订阅它的观察者句柄和回调函数都保存在该列表中,当需要通知时,则遍历列表中的各个句柄,分别执行各自的回调函数。发布者给主题发数据,则简单的暴露一个接口即可。

    更进一步的,在代码中要将句柄和回调函数封装成一个结构体,这样就可以方便传参。观察者准备一个函数,将该结构体保存到一个列表中,这个函数称为订阅。主题准备一个函数,读取该列表,遍历获得各个结构体,并执行回调,这个函数称为通知。

    设计这个列表是关键。

    在这里插入图片描述
    最简单的办法是准备一个内存数组,订阅函数即写数组,通知函数即读数组。

    nRF5 SDK选择了另一种方式,使用Flash的段。

    二、Flash段简介

    本文使用SEGGER Embedded Studio开发工具进行介绍,它后端使用arm gcc编译器,需要用到它的链接文件(.ld)和map文件(.map)。

    Flash的段是指在Flash中指定一块空间,包含首地址和空间长度,并设定一个段名。段名以点(.)开头。

    C语言开发中经常提及的段有代码段.text,常量段.rodata等。
    在这里插入图片描述

    利用__attribute__关键字,可以为变量指定段名,以下代码将变量my_var存放在段.my_section中:

    static my_type_t my_var __attribute__ ((section(".my_section"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = handler,
        .p_context  = NULL
    };
    

    还需要在内存布局文件中,设定好该段的起始地址和长度。编译SES工程,将生成链接文件(.ld),可以看到诸如以下代码:

    .sdh_ble_observers ALIGN(__pwr_mgmt_data_end__ , 4) : AT(ALIGN(__pwr_mgmt_data_end__ , 4))
    {
    __sdh_ble_observers_start__ = .;
    __start_sdh_ble_observers =   __sdh_ble_observers_start__;
    KEEP(*(SORT(.sdh_ble_observers*)))
    }
    __sdh_ble_observers_end__ = __sdh_ble_observers_start__ + SIZEOF(.sdh_ble_observers);
    __sdh_ble_observers_size__ = SIZEOF(.sdh_ble_observers);
    

    其中xx_start__表示起始地址, xx_size__表示长度,xx_end__表示结束地址。

    注意到一个关键行:KEEP((SORT(.sdh_ble_observers)))。

    该行使用了通配符,.sdh_ble_observers*末尾的星号表示任意字符,所以我们可能在代码中看到形如.sdh_ble_observers1这种段名。SORT表示将这些通配符所匹配的段按名称增序排列。

    查看map文件,可以看到如下记录:

    .sdh_ble_observers
                    0x0000000000030ae4       0x30
                    0x0000000000030ae4                __sdh_ble_observers_start__ = .
                    0x0000000000030ae4                __start_sdh_ble_observers = __sdh_ble_observers_start__
     *(SORT_BY_NAME(.sdh_ble_observers*))
     .sdh_ble_observers0
                    0x0000000000030ae4        0x8 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/ble_conn_state.o
     .sdh_ble_observers1
                    0x0000000000030aec        0x8 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/main.o
     .sdh_ble_observers1
                    0x0000000000030af4        0x8 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/ble_conn_params.o
     .sdh_ble_observers2
                    0x0000000000030afc       0x10 Output/ble_app_blinky_pca10040_s132 Debug/Obj/main.o
    

    在map文件中,我们看到了多个名字相似的段.sdh_ble_observers[0, 1, 2],它们摆列在一起,Flash地址前后相接,并且它们长度之和等于.sdh_ble_observers段长度。

    可以认为.sdh_ble_observers*是 .sdh_ble_observers的子段。

    如何获取段内的数据呢?

    一个是直接调用变量名,比如上面的my_var,另一种是通过段名,索引出其中的子段内容。SDK中提供了段操作的函数库nrf_section_iter, 如果已知一个段名,可以利用以下代码获取其中的子段内容:

    nrf_section_iter_t  iter;
    for (nrf_section_iter_init(&iter, &my_section);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter))
    {
        my_type_t     * p_section;
        p_section = (my_type_t *)nrf_section_iter_get(&iter);
    }
    

    三、BLE事件回调

    以SDK15.1/ble_app_blinky工程为例, 追踪它的BLE回调事件的调用逻辑。

    在main.c –> ble_stack_init()中,调用了:

    NRF_SDH_BLE_OBSERVER(m_ble_observer, APP_BLE_OBSERVER_PRIO, ble_evt_handler, NULL);
    

    其中ble_evt_handler是我们设定的BLE事件回调函数。

    NRF_SDH_BLE_OBSERVER是一个异常复杂嵌套宏,经过层层解剖,该代码变成如下形式:

    static nrf_sdh_ble_evt_observer_t m_ble_observer __attribute__ ((section(".sdh_ble_observers3"))) __attribute__((used)) =
    {
        .handler    =ble_evt_handler,
        .p_context  = NULL
    };
    

    这个代码在.sdh_ble_observers3段中定义一个结构体变量,并且将回调函数设定为参数。

    那ble_evt_handler()是在什么地方调用的呢?

    找到nrf_sdh_ble.c -> nrf_sdh_ble_evts_poll(),看见关键代码:

    nrf_section_iter_t  iter;
    for (nrf_section_iter_init(&iter, &sdh_ble_observers);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter))
    {
        nrf_sdh_ble_evt_observer_t * p_observer;
        nrf_sdh_ble_evt_handler_t    handler;
    
        p_observer = (nrf_sdh_ble_evt_observer_t *)nrf_section_iter_get(&iter);
        handler    = p_observer->handler;
    
        handler(p_ble_evt, p_observer->p_context);
    }
    

    这正是我们上面分析的,通过段名来获取所有的子段内容,然后执行其回调函数。

    仍然在该文件中,进一步找到关键代码:

    NRF_SDH_STACK_OBSERVER(m_nrf_sdh_ble_evts_poll, NRF_SDH_BLE_STACK_OBSERVER_PRIO) =
    {
        .handler   = nrf_sdh_ble_evts_poll,
        .p_context = NULL,
    };
    

    与上面类似,这是个嵌套宏,经过层层解剖,得到如下代码:

    static nrf_sdh_stack_observer_t m_nrf_sdh_ble_evts_poll __attribute__ ((section(".sdh_stack_observers2"))) __attribute__((used)) =
    {
        .handler    =nrf_sdh_ble_evts_poll,
        .p_context  = NULL
    };
    

    那 nrf_sdh_ble_evts_poll()是在什么地方调用的呢?

    找到nrf_sdh.c -> nrf_sdh_evts_poll(),看见关键代码:

    for (nrf_section_iter_init(&iter, &sdh_stack_observers);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter))
    {
        nrf_sdh_stack_observer_t    * p_observer;
        nrf_sdh_stack_evt_handler_t   handler;
    
        p_observer = (nrf_sdh_stack_observer_t *) nrf_section_iter_get(&iter);
        handler    = p_observer->handler;
    
        handler(p_observer->p_context);
    }
    

    进一步,看到该函数的调用地点:

    void SD_EVT_IRQHandler(void)
    {
        nrf_sdh_evts_poll();
    }
    

    SD_EVT_IRQHandler是BLE事件的中断处理函数,一旦芯片产生BLE事件,都会进入到这个中断处理函数中。按照上面的追踪思路反向推导,就能够调用到最初的ble_evt_handler回调函数。

    至此我们搞清楚了BLE事件回调的跳转逻辑。

    四、几处细节

    (1)SD_EVT_IRQHandler 是什么

    它是BLE事件中断。

    经过多次重定义跳转,我们找到它最初的名字: SWI2_EGU2_IRQHandler。

    在ses_startup_nrf52.s文件中,看出它是一个中断向量:

    /* External Interrupts */
      .word   POWER_CLOCK_IRQHandler
      .word   RADIO_IRQHandler
      .word   UARTE0_UART0_IRQHandler
    // ....
      .word   COMP_LPCOMP_IRQHandler
      .word   SWI0_EGU0_IRQHandler
      .word   SWI1_EGU1_IRQHandler
      .word   SWI2_EGU2_IRQHandler
      .word   SWI3_EGU3_IRQHandler
    

    为什么它就代表了BLE的事件中断呢?

    在芯片手册的Memory章节,找到Instantiation小节,列出了全部的中断向量地址:
    Instantiation Table
    在这里插入图片描述
    比较这个列表与上面的中断向量定义,发现它们是一一对应,严格按顺序排列的。所以排到SWI2_EGU2_IRQHandler所在的位置,就代表了SWI2和EGU2的中断向量,无论它取什么名字。

    注意,SWI2和EGU2使用了同样的向量地址,所以它们共享一个中断向量,于是向量名称写成SWI2_EGU2_IRQHandler。
    (2)为什么要索引两次

    在nrf_sdh_evts_poll函数中,调用了 nrf_sdh_ble_evts_poll(),然后再调用我们的ble_evt_handler,为什么要索引两次呢?

    仔细看代码发现,nrf_sdh_evts_poll处理了BLE和SOC两种事件。而ble_evt_handler只是BLE事件。

    这是因为SWI2和EGU2这二者共享一个中断向量,它们出了给出BLE事件中断,还会给出SOC相关的中断,比如时钟Clock等。
    (3)APP_BLE_OBSERVER_PRIO是什么

    它代表了优先级。

    前面提到.ld文件中使用了SORT对所有子段进行增序排列,优先级数值小的排前面,大的排后面,在索引子段内容时候,总是先执行高优先级(数值小)的回调函数,后执行低优先级(数值大)的回调函数,相同优先级的回调则不能确定执行顺序。
    (4)观察者角色

    在上面的分析中,NRF_SDH_BLE_OBSERVER意味着订阅函数,main.c中的BLE处理相当于一个观察者。

    SDK中将订阅函数进一步封装成BLE_XXX_DEF()的宏形式,比如GATT的订阅函数宏:

    NRF_BLE_GATT_DEF(_name)

    许多BLE库都提供了订阅函数宏,使用时候只需在main.c中声明它们。

    BLE通用订阅函数宏:

    #define BLE_ADVERTISING_DEF(_name)
    #define BLE_DB_DISCOVERY_DEF(_name)
    #define BLE_LINK_CTX_MANAGER_DEF()
    #define NRF_BLE_SCAN_DEF(_name)
    #define NRF_BLE_GATT_DEF(_name)
    #define NRF_BLE_QWR_DEF(_name)
    

    BLE Profile订阅函数宏:

    #define BLE_BAS_DEF(_name)
    #define BLE_BPS_DEF(_name)
    #define BLE_CSCS_DEF(_name)
    #define BLE_GLS_DEF(_name)
    #define BLE_HIDS_DEF()
    #define BLE_HRS_DEF(_name)
    #define BLE_HTS_DEF(_name)
    #define BLE_LBS_DEF(_name)
    

    如果我们创建一个自定义的Profile,也应该提供一个这样的订阅函数宏。

    nrf_sdh_ble_evts_poll和nrf_sdh_evts_poll相当于通知函数,nrf_sdh.c和nrf_sdh_ble.c充当主题角色。

    发布者是芯片, SD_EVT_IRQHandler中断就是发布者向主题推送数据接口。

    五、验证

    尝试写一段代码,验证这种段操作的观察者模式。

    先定义一个段:syq_sections

    typedef void (*syq_handler_t)(uint8_t const evt_code, void * p_context);
    
    typedef struct
    {
        syq_handler_t         handler;      //!< BLE event handler.
        void *                p_context;    //!< A parameter to the event handler.
    } const syq_type_t;
    
    NRF_SECTION_SET_DEF(syq_sections, syq_type_t, NRF_SDH_BLE_OBSERVER_PRIO_LEVELS);
    

    设定三个不同优先级的段变量:

    void syq_handler1(uint8_t const evt_code, void * p_context)
    {
        NRF_LOG_INFO("handler1 is triggered");
    }
    
    static syq_type_t m_syq_1 __attribute__ ((section(".syq_sections1"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = syq_handler1,
        .p_context  = NULL
    };
    
    void syq_handler2(uint8_t const evt_code, void * p_context)
    {
        NRF_LOG_INFO("handler2 is triggered");
    }
    
    static syq_type_t m_syq_2 __attribute__ ((section(".syq_sections2"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = syq_handler2,
        .p_context  = NULL
    };
    
    void syq_handler3(uint8_t const evt_code, void * p_context)
    {
        NRF_LOG_INFO("handler3 is triggered");
    }
    
    static syq_type_t m_syq_3 __attribute__ ((section(".syq_sections3"))) __attribute__((used)) = 
    {
        .handler    = syq_handler3,
        .p_context  = NULL
    };
    

    在主函数中执行索引:

    nrf_section_iter_t  iter;
    for (nrf_section_iter_init(&iter, &syq_sections);
            nrf_section_iter_get(&iter) != NULL;
            nrf_section_iter_next(&iter)) {
        syq_type_t * p_observer;
        syq_handler_t    handler;
    
        p_observer = (syq_type_t *)nrf_section_iter_get(&iter);
        handler    = p_observer->handler;
    
        handler(1, p_observer->p_context);
    }
    

    这样就可以依次执行三个不同优先级的回调函数,打印结果如下:
    在这里插入图片描述
    利用这套做法,实现了一个简单的观察者模式。

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  • java 回调机制分为:异步回调 同步回调 模块之间总是存在这一定的接口,从调用方式上看,可以分为三类:同步调用、回调和异步调用。同步调用是一种阻塞式调用,也是我们在写程序中经常使用的;回调是一种双向的...
  • 函数回调机制、异步函数回调机制图例详解

    万次阅读 多人点赞 2016-07-29 20:10:49
    无论是JS的函数回调还是Java回调机制,它们思想都是类似的,简单来说就是,如下图所示:    在层次一中的方法一(函数)调用层次二中的方法,而这个被调用的方法又会调用层次一中的方法,这个最后被调用的方法二...
  • 在Android中到处可见接口回调机制,尤其是UI事件处理方面,本文给大家介绍android接口回调机制,涉及到android接口回调相关知识,对本文感兴趣的朋友可以参考下本
  • (一)概述 ...那么基于回调事件处理机制又是什么样的原理呢?好吧,还有一个问题:你知道 什么是方法回调吗?知道吗?相信很多朋友都是了解,但又说不出来吧!好了,带着这些疑问我们 对android事件
  • 主要介绍了java 回调机制的实例详解的相关资料,希望通过本文的示例能帮助到大家理解使用回调机制,需要的朋友可以参考下
  • android事件监听回调机制

    万次阅读 2012-12-10 10:55:16
    Android事件侦听器是视图View类的接口,包含一个单独的回调方法。这些方法将在视图中注册的侦听器被用户界面操作触发时由Android框架调用。回调方法被包含在Android事件侦听器接口中:  例如,Android 的view ...
  • android 回调机制

    千次阅读 2014-04-09 18:15:26
    为了实现回调机制事件处理
  • 回调机制详解

    万次阅读 多人点赞 2014-11-06 22:23:12
    今天遇到一位码友问我如何在异步加载完毕后获得异步的返回值,当时我思考了下就让他在异步完成后回调一下将值返回...其实回调机制很好理解,也基于这个原因,也算为了这位仁兄,我决定用最直白的语言来给大家讲讲And
  • 最好的讲述Java回调机制的博客
  • callback机制回调机制

    千次阅读 2016-12-01 16:50:50
    一、系统自动实现的回调机制 callback 机制在Android 中无处不在,特别是以Handler、Callback、Listener这三个词结尾的,都是利用callback机制来实现的。比如: 1)接口onClickListener就是封装在View中的...
  • Android 回调机制

    千次阅读 2015-03-27 09:50:10
    在Android中到处可见接口回调机制,尤其是UI事件处理方面。举一个最常见的例子button点击事件,button有一个点击方法onClick(),我们知道onclick()是一个回调方法,当用户点击button就执行这个方法。 在Java 中,...
  • android 异步回调机制

    千次阅读 2013-12-31 19:52:03
    android 回调机制,如何理解回调方法
  • C# 回调机制

    千次阅读 2017-03-04 10:13:40
    C# 委托的回调机制 1.什么是回调函数 回调函数(callbackFunction),顾名思义,用于回调的函数。回调函数只是一个功能片段,由用户按照回调函数调用约定来实现的一个函数。 2.C#回调函数实现机制 ⑴定义一个回调...
  • Tomcat源码分析:ActionHook回调机制

    千次阅读 2019-01-06 22:13:37
    回调机制 ActionHook:servlet容器到应用层协议处理器processor的回调机制。具体为servlet容器通过连接器connector,实现到应用层协议处理器(具体为coyote包的ProtocolHandler的Processor)的回调,作用是通过应用...
  • 本篇文章主要介绍了Android之接口回调机制,在开发中经常会用到,具有一定的学习价值,有需要的可以来了解一下。

空空如也

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事件回调机制