Bohan - C++ 高性能网络服务器框架

跨平台 · 高性能 · 事件驱动 · 易于扩展

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Bohan 是一个自研的 C++ 高性能网络服务器框架，采用事件驱动架构和多线程设计，支持 TCP 网络通信、定时器、线程池等核心功能。适用于构建即时通讯服务器、游戏服务器、IoT 网关等需要高并发处理能力的场景。

🌟 核心特性

特性	说明
🚀 高性能	基于事件驱动的异步 I/O 模型，支持高并发连接
🧵 多线程	内置线程池，高效的任务调度和线程复用
⏱️ 定时器	支持周期定时器和一次性定时器，基于优先级队列
🔌 网络库	封装完整的 TCP 网络通信，支持连接管理和事件回调
🔒 线程安全	所有共享数据结构均有完善的锁机制保护
📦 跨平台	Windows（IOCP）/ Linux（epoll）/ macOS（kqueue）全平台支持
📝 Protobuf 支持	内置 protobuf 协议支持
🔧 易扩展	模块化设计，支持快速业务定制

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🏗️ 系统架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                         Application Layer                        │
│                    (MsgServer / Custom Server)                   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                         Network Layer                            │
│  ┌─────────────┬─────────────┬─────────────┬─────────────────┐  │
│  │ Connection  │ BaseSocket  │EventDispatch│   NetCoreLib    │  │
│  │  TCP 连接    │  Socket 封装 │  事件分发器  │   网络核心库     │  │
│  └─────────────┴─────────────┴─────────────┴─────────────────┘  │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                      Infrastructure Layer                        │
│  ┌──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬───────────────┐  │
│  │ThreadPool│  Timer   │BlockQueue│ HashMap  │    Lock       │  │
│  │ 线程池   │ 定时器   │ 阻塞队列  │ 哈希表   │    锁封装     │  │
│  └──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴───────────────┘  │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                          System Layer                            │
│            IOCP / epoll / kqueue / std::thread / mutex          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

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📁 项目结构

Bohan/
├── bohan/
│   ├── base/              # 基础库模块
│   │   ├── ThreadPool.h   # 线程池
│   │   ├── Timer.h        # 定时器
│   │   ├── BlockQueue.h   # 阻塞队列
│   │   ├── HashMap.h      # 线程安全的哈希表
│   │   ├── Lock.h         # 锁封装
│   │   ├── Condition.h    # 条件变量封装
│   │   ├── Singleton.h    # 单例模式
│   │   ├── Copyable.h     # 可拷贝基类
│   │   ├── BFile.h        # 文件操作封装
│   │   ├── InIConfigParser.h # INI配置解析
│   │   ├── Util.h         # 工具函数
│   │   ├── SimpleBuffer.h # 简单缓冲区
│   │   ├── PackageBase.h  # 协议包基础
│   │   └── ...
│   ├── net/               # 网络库模块
│   │   ├── Connection.h   # TCP 连接封装
│   │   ├── BaseSocket.h   # Socket 基础类
│   │   ├── EventDispatch.h# 事件分发器
│   │   └── NetCoreLib.h   # 网络核心库
│   ├── pb/                # Protobuf 协议定义
│   │   └── google/        # Protobuf 头文件
│   ├── MsgServer/         # 消息服务器示例
│   │   ├── MsgConn.h      # 消息连接处理
│   │   ├── UserInfo.h     # 用户信息管理
│   │   └── ServerDefine.h # 服务器定义
│   └── examples/          # 示例代码
│       ├── server/        # TCP 服务器示例
│       └── client/        # TCP 客户端示例
├── CMakeLists.txt         # CMake 构建配置
└── build.sh               # Linux 编译脚本

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🧩 核心组件

基础库 (base)

组件	说明	应用场景
ThreadPool	线程池	异步任务执行、后台任务处理
Timer	定时器	心跳检测、超时处理、周期性任务
BlockQueue<T>	阻塞队列	生产者 - 消费者模型
Hash_Map<K,V>	线程安全哈希表	缓存、会话管理
CLock / AutoLock	RAII 锁封装	自动资源管理，避免死锁
Condition	条件变量封装	线程间同步等待
Singleton<T>	单例模式	全局管理器
Copyable	可拷贝标记基类	语义标记
BFile	文件操作封装	文件读写
InIConfigParser	INI 配置解析	读取配置文件
SimpleBuffer	内存缓冲区	网络数据收发
PackageBase	协议包封装	网络协议解析

网络库 (net)

组件	说明	应用场景
BaseSocket	Socket 封装	TCP 服务端/客户端
Connection	连接管理	客户端连接处理
TcpSocketCallback	事件回调接口	自定义连接事件
EventDispatch	事件分发器	事件循环、定时器管理

消息服务器 (MsgServer)

组件	说明	应用场景
MsgConn	消息连接	业务连接处理
UserInfo	用户信息	登录状态管理
UserInfoManager	用户管理器	在线用户管理

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🚀 快速开始

环境要求

系统	要求
C++	C++17 或更高版本
CMake	3.10.2 或更高版本
Windows	Visual Studio 2019+ / MinGW
Linux	g++ 7+
macOS	Clang 7+

编译指南

# 进入项目目录
cd bohan

# 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 配置 CMake
cmake ..

# 编译
# Windows: cmake --build . --config Release
# Linux/macOS: make
cmake --build .

运行示例

编译完成后，在 build/bin 目录下会生成可执行文件：

# 启动服务器（Linux/macOS）
./bin/server

# Windows
server.exe

# 在另一个终端启动客户端（Linux/macOS）
./bin/client

# 连接成功后即可发送消息测试

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💡 使用示例

1. 线程池

#include "ThreadPool.h"
using namespace bohan;

int main() {
    ThreadPool pool(4);  // 创建 4 个工作线程

    // 提交任务
    pool.addTask([](){
        printf("任务执行中...\n");
    });

    return 0;
}

2. 定时器

#include "Timer.h"
using namespace bohan;

int main() {
    Timer timer(1);
    timer.StartLoop();  // 启动事件循环

    // 添加周期定时器，每 1000ms 触发一次
    timer.AddPeriodTimer(1000, [](){
        printf("定时器触发\n");
    });

    // 运行 10 秒
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(10));
    return 0;
}

3. TCP 服务器

#include "net/Connection.h"
using namespace bohan;

class MyServer : public Connection {
    void OnNewConn(socket_handle handle) override {
        printf("新连接到来：%d\n", handle);
    }

    void OnReceiveData(const char* data, int32_t size) override {
        printf("收到数据：%.*s\n", size, data);
        // 回显数据
        SendData(data, size);
    }

    void OnCloseConn(socket_handle handle) override {
        printf("连接关闭：%d\n", handle);
    }
};

int main() {
    MyServer server;
    server.Listen("0.0.0.0", 8080);  // 监听 8080 端口
    server.StartEventLoop();         // 启动事件循环
    return 0;
}

4. TCP 客户端

#include "net/Connection.h"
using namespace bohan;

class MyClient : public Connection {
    void OnConnectComplete(socket_handle handle) override {
        printf("连接服务器成功\n");
        SendData("Hello Server", 12);
    }

    void OnReceiveData(const char* data, int32_t size) override {
        printf("收到服务器响应：%.*s\n", size, data);
    }
};

int main() {
    MyClient client;
    client.Connect("127.0.0.1", 8080);  // 连接本地服务器
    client.StartEventLoop();
    return 0;
}

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📦 协议格式

Bohan 支持两种协议格式：

1. 自定义二进制协议

默认内置的自定义二进制协议：

┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐
│ length  │ version │  flag   │serviceId│commandId│ seqNum  │
│ 4 bytes │ 2 bytes │ 2 bytes │ 2 bytes │ 2 bytes │ 2 bytes │
└─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘

字段	说明
length	数据包总长度
version	协议版本号
flag	标志位（加密、压缩等）
serviceId	服务 ID
commandId	命令 ID
seqNum	序列号（用于请求 - 响应匹配）

2. Google Protobuf 协议

项目已内置 protobuf 头文件，支持使用 protobuf 定义服务接口，可直接在项目中使用。

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🎯 设计亮点

设计理念	实现方式	收益
线程安全	所有共享数据结构使用互斥锁保护	避免竞态条件
RAII 资源管理	智能指针 + AutoLock	自动资源释放，防止泄漏
原生事件驱动	Windows IOCP / Linux epoll / macOS kqueue	充分利用系统能力，高并发低延迟
零拷贝设计	SimpleBuffer 缓冲区	减少内存拷贝，提升性能
跨平台兼容	统一接口封装底层差异	一次编写，多端运行
模块化设计	清晰的分层架构	易于理解和扩展

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📊 性能指标

测试环境：Intel i7-10700K / Linux 5.15 / GCC 9.3
以下为基准性能数据（仅供参考）：

测试场景	指标	数值
最大并发连接数	Connections	10,000+
消息吞吐量	msgs/sec	100,000+
平均延迟	latency	< 1ms
线程池任务调度	tasks/sec	50,000+

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🔮 未来规划

• 支持 UDP 协议
• 集成 SSL/TLS 加密
• 支持 HTTP/WebSocket 协议
• 增加性能监控和日志系统
• 添加更多示例代码和文档

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🤝 贡献指南

欢迎提交 Issue 和 Pull Request！

1. Fork 本仓库
2. 创建特性分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
3. 提交更改 (git commit -m 'feat: [by AI] Add some AmazingFeature')
4. 推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
5. 开启 Pull Request

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📄 License

MIT License

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👨‍💻 作者

bohan.lj

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