Postupy: Vytvoření agenta toku dat
Tento dokument ukazuje, jak vytvořit aplikace agenta, které jsou založeny na datový tok místo tok řízení.
Řízení toku označuje pořadí provádění operací v programu.Tok řízení je regulována pomocí řídícími strukturami, jako jsou podmíněné příkazy, cykly atd.Také tok odkazuje na programovací model, ve kterém jsou výpočty provedeny pouze v případě, všechna požadovaná data je k dispozici.Programovací model tok dat se vztahuje k pojmu předávání, zpráv, ve kterém nezávislých komponent programu komunikují zasíláním zpráv.
Asynchronní agenti podporují v tok řízení a tok dat modely programování.I když v mnoha případech odpovídá modelu tok řízení, tok dat modelu je vhodné v jiných, například když agent získá data a provede akci, která je založena na datové části dat.
Požadavky
Před zahájením tohoto návodu si přečtěte následující dokumenty:
Oddíly
Tento návod obsahuje následující oddíly:
Vytvoření základního agenta toku řízení
Vytvoření základního agenta toku dat
Vytvoření agenta protokolování zpráv
Vytvoření základního agenta toku řízení
Vezměte si následující příklad, který definuje control_flow_agent třídy.control_flow_agent Třída slouží pro tři zprávy vyrovnávací paměti: jeden vstupní vyrovnávací paměti a dvě výstupní vyrovnávací paměti.run Metoda načte z vyrovnávací paměť zdroje zprávy ve smyčce a pomocí podmíněného příkazu přímý tok provádění programu.Agent zvýší jeden čítač nulová, záporné hodnoty a nulová, kladné hodnoty jiné čítače se zvýší.Jakmile agent obdrží ověřovací hodnotu nula, odešle výstupní vyrovnávací paměti zpráva hodnoty čítačů.negatives a positives metod povolit aplikaci od agenta číst počty kladné i záporné hodnoty.
// A basic agent that uses control-flow to regulate the order of program
// execution. This agent reads numbers from a message buffer and counts the
// number of positive and negative values.
class control_flow_agent : public agent
{
public:
explicit control_flow_agent(ISource<int>& source)
: _source(source)
{
}
// Retrieves the count of negative numbers that the agent received.
size_t negatives()
{
return receive(_negatives);
}
// Retrieves the count of positive numbers that the agent received.
size_t positives()
{
return receive(_positives);
}
protected:
void run()
{
// Counts the number of negative and positive values that
// the agent receives.
size_t negative_count = 0;
size_t positive_count = 0;
// Read from the source buffer until we receive
// the sentinel value of 0.
int value = 0;
while ((value = receive(_source)) != 0)
{
// Send negative values to the first target and
// non-negative values to the second target.
if (value < 0)
++negative_count;
else
++positive_count;
}
// Write the counts to the message buffers.
send(_negatives, negative_count);
send(_positives, positive_count);
// Set the agent to the completed state.
done();
}
private:
// Source message buffer to read from.
ISource<int>& _source;
// Holds the number of negative and positive numbers that the agent receives.
single_assignment<size_t> _negatives;
single_assignment<size_t> _positives;
};
Ačkoliv tento příklad využívá základní tok řízení v agent, ukazuje charakter sériové programování založené řízení toku.Každá zpráva musí být zpracovány sekvenčně, i když může být k dispozici ve vyrovnávací paměti zprávy při zadávání více zpráv.Model tok dat umožňuje obou větví podmíněný příkaz vyhodnotit současně.Model tok dat můžete také vytvořit složitější messaging sítě, které působí na data, jakmile je k dispozici.
[Nahoře]
Vytvoření základního agenta toku dat
Tento oddíl ukazuje, jak převést control_flow_agent třída použití modelu slouží k provedení stejné úlohy.
Agent tok dat funguje na principu vytváření sítě zpráva vyrovnávací paměti, které slouží pro konkrétní účel.Některých bloků zprávy pomocí funkce filtru přijmout nebo odmítnout zprávu na základě jeho datové části.Funkce filtru zajistí, že blok zprávy obdrží pouze určité hodnoty.
Převedení agenta toku řízení na agenta toku dat
Kopírování textu control_flow_agent třídy do jiné třídy, například dataflow_agent.Alternativně můžete přejmenovat control_flow_agent třídy.
Odebrat těla smyčky, která volá receive z run metody.
void run() { // Counts the number of negative and positive values that // the agent receives. size_t negative_count = 0; size_t positive_count = 0; // Write the counts to the message buffers. send(_negatives, negative_count); send(_positives, positive_count); // Set the agent to the completed state. done(); }V run metoda po inicializaci proměnných negative_count a positive_count, přidat countdown_event objekt, který sleduje počet aktivních operací.
// Tracks the count of active operations. countdown_event active; // An event that is set by the sentinel. event received_sentinel;countdown_event Třída je uveden dále v tomto tématu.
Vytvořte zprávu v síti tok dat vyrovnávací paměti objektů, které se budou podílet.
// // Create the members of the dataflow network. // // Increments the active counter. transformer<int, int> increment_active( [&active](int value) -> int { active.add_count(); return value; }); // Increments the count of negative values. call<int> negatives( [&](int value) { ++negative_count; // Decrement the active counter. active.signal(); }, [](int value) -> bool { return value < 0; }); // Increments the count of positive values. call<int> positives( [&](int value) { ++positive_count; // Decrement the active counter. active.signal(); }, [](int value) -> bool { return value > 0; }); // Receives only the sentinel value of 0. call<int> sentinel( [&](int value) { // Decrement the active counter. active.signal(); // Set the sentinel event. received_sentinel.set(); }, [](int value) { return value == 0; }); // Connects the _source message buffer to the rest of the network. unbounded_buffer<int> connector;Vyrovnávací paměti zprávy k síti připojte.
// // Connect the network. // // Connect the internal nodes of the network. connector.link_target(&negatives); connector.link_target(&positives); connector.link_target(&sentinel); increment_active.link_target(&connector); // Connect the _source buffer to the internal network to // begin data flow. _source.link_target(&increment_active);Čekání event a countdown event objekty, které chcete nastavit.Tyto události signalizovat, že agent obdržel ověřovací hodnotu a že nebudou dokončeny všechny operace.
// Wait for the sentinel event and for all operations to finish. received_sentinel.wait(); active.wait();
Následující diagram ukazuje v síti kompletní datový tok dataflow_agent třídy:
.png "Datový tok sítě")
Následující tabulka popisuje členy sítě.
Člen |
Description |
|---|---|
increment_active |
A concurrency::transformer objekt, který zvýší Čítač aktivních událostí a předá do zbytku sítě vstupní hodnotu. |
negatives, positives |
Concurrency::Call objekty, které v počítání čísel a sníží Čítač aktivních událostí.Jednotlivé objekty pomocí filtru přijmout buď negativní nebo pozitivní čísla. |
sentinel |
A concurrency::call objekt, který přijímá ověřovací hodnotu nula a sníží Čítač aktivních událostí. |
connector |
A concurrency::unbounded_buffer objekt, který se připojuje k interní síti zpráva vyrovnávací paměť zdroje. |
Vzhledem k tomu, run na samostatný podproces je volána metoda, jiná vlákna mohou odesílat zprávy do sítě před plně připojen k síti._source Je datový člen unbounded_buffer objekt, který ukládá do vyrovnávací paměti veškerý vstup, který je odeslán z aplikace agenta.Zajistit sítě zpracovává všechny vstupní zprávy, že agent nejprve propojuje vnitřní uzly sítě a propojí start sítě, connector, až _source datový člen.To zaručuje, že zprávy není získat zpracována jako sítě je právě vytvořen.
Vzhledem k tomu, že v tomto příkladu sítě je založena na datový tok, spíše než na tok řízení sítě sdělí agent, aby bylo dokončeno zpracování jednotlivých vstupních hodnot a že sentinel uzlu získala jeho hodnotu.V tomto příkladu countdown_event objekt na signál, že byly zpracovány všechny vstupní hodnoty a concurrency::event objekt označíte, že uzel sentinel získala jeho hodnotu.countdown_event Třídy používá event objekt na signál, pokud hodnota čítače dosáhne nuly.Pokaždé, když obdrží tato hodnota se zvýší hlavy síťový datový tok čítače.Všechny terminálové uzly sítě sníží čítač poté, co zpracuje vstupní hodnotu.Po agent tvoří síťový datový tok, čeká sentinel uzlu nastavena event objektu a countdown_event objektu na signál, že odpovídající čítač dosáhl nuly.
Následující příklad ukazuje control_flow_agent, dataflow_agent, a countdown_event třídy.wmain Funkce vytvoří control_flow_agent a dataflow_agent objekt a použije send_values funkce Odeslat posloupnost náhodných hodnot agentů.
// dataflow-agent.cpp
// compile with: /EHsc
#include <windows.h>
#include <agents.h>
#include <iostream>
#include <random>
using namespace concurrency;
using namespace std;
// A basic agent that uses control-flow to regulate the order of program
// execution. This agent reads numbers from a message buffer and counts the
// number of positive and negative values.
class control_flow_agent : public agent
{
public:
explicit control_flow_agent(ISource<int>& source)
: _source(source)
{
}
// Retrieves the count of negative numbers that the agent received.
size_t negatives()
{
return receive(_negatives);
}
// Retrieves the count of positive numbers that the agent received.
size_t positives()
{
return receive(_positives);
}
protected:
void run()
{
// Counts the number of negative and positive values that
// the agent receives.
size_t negative_count = 0;
size_t positive_count = 0;
// Read from the source buffer until we receive
// the sentinel value of 0.
int value = 0;
while ((value = receive(_source)) != 0)
{
// Send negative values to the first target and
// non-negative values to the second target.
if (value < 0)
++negative_count;
else
++positive_count;
}
// Write the counts to the message buffers.
send(_negatives, negative_count);
send(_positives, positive_count);
// Set the agent to the completed state.
done();
}
private:
// Source message buffer to read from.
ISource<int>& _source;
// Holds the number of negative and positive numbers that the agent receives.
single_assignment<size_t> _negatives;
single_assignment<size_t> _positives;
};
// A synchronization primitive that is signaled when its
// count reaches zero.
class countdown_event
{
public:
countdown_event(unsigned int count = 0L)
: _current(static_cast<long>(count))
{
// Set the event if the initial count is zero.
if (_current == 0L)
_event.set();
}
// Decrements the event counter.
void signal() {
if(InterlockedDecrement(&_current) == 0L) {
_event.set();
}
}
// Increments the event counter.
void add_count() {
if(InterlockedIncrement(&_current) == 1L) {
_event.reset();
}
}
// Blocks the current context until the event is set.
void wait() {
_event.wait();
}
private:
// The current count.
volatile long _current;
// The event that is set when the counter reaches zero.
event _event;
// Disable copy constructor.
countdown_event(const countdown_event&);
// Disable assignment.
countdown_event const & operator=(countdown_event const&);
};
// A basic agent that resembles control_flow_agent, but uses uses dataflow to
// perform computations when data becomes available.
class dataflow_agent : public agent
{
public:
dataflow_agent(ISource<int>& source)
: _source(source)
{
}
// Retrieves the count of negative numbers that the agent received.
size_t negatives()
{
return receive(_negatives);
}
// Retrieves the count of positive numbers that the agent received.
size_t positives()
{
return receive(_positives);
}
protected:
void run()
{
// Counts the number of negative and positive values that
// the agent receives.
size_t negative_count = 0;
size_t positive_count = 0;
// Tracks the count of active operations.
countdown_event active;
// An event that is set by the sentinel.
event received_sentinel;
//
// Create the members of the dataflow network.
//
// Increments the active counter.
transformer<int, int> increment_active(
[&active](int value) -> int {
active.add_count();
return value;
});
// Increments the count of negative values.
call<int> negatives(
[&](int value) {
++negative_count;
// Decrement the active counter.
active.signal();
},
[](int value) -> bool {
return value < 0;
});
// Increments the count of positive values.
call<int> positives(
[&](int value) {
++positive_count;
// Decrement the active counter.
active.signal();
},
[](int value) -> bool {
return value > 0;
});
// Receives only the sentinel value of 0.
call<int> sentinel(
[&](int value) {
// Decrement the active counter.
active.signal();
// Set the sentinel event.
received_sentinel.set();
},
[](int value) {
return value == 0;
});
// Connects the _source message buffer to the rest of the network.
unbounded_buffer<int> connector;
//
// Connect the network.
//
// Connect the internal nodes of the network.
connector.link_target(&negatives);
connector.link_target(&positives);
connector.link_target(&sentinel);
increment_active.link_target(&connector);
// Connect the _source buffer to the internal network to
// begin data flow.
_source.link_target(&increment_active);
// Wait for the sentinel event and for all operations to finish.
received_sentinel.wait();
active.wait();
// Write the counts to the message buffers.
send(_negatives, negative_count);
send(_positives, positive_count);
// Set the agent to the completed state.
done();
}
private:
// Source message buffer to read from.
ISource<int>& _source;
// Holds the number of negative and positive numbers that the agent receives.
single_assignment<size_t> _negatives;
single_assignment<size_t> _positives;
};
// Sends a number of random values to the provided message buffer.
void send_values(ITarget<int>& source, int sentinel, size_t count)
{
// Send a series of random numbers to the source buffer.
mt19937 rnd(42);
for (size_t i = 0; i < count; ++i)
{
// Generate a random number that is not equal to the sentinel value.
int n;
while ((n = rnd()) == sentinel);
send(source, n);
}
// Send the sentinel value.
send(source, sentinel);
}
int wmain()
{
// Signals to the agent that there are no more values to process.
const int sentinel = 0;
// The number of samples to send to each agent.
const size_t count = 1000000;
// The source buffer that the application writes numbers to and
// the agents read numbers from.
unbounded_buffer<int> source;
//
// Use a control-flow agent to process a series of random numbers.
//
wcout << L"Control-flow agent:" << endl;
// Create and start the agent.
control_flow_agent cf_agent(source);
cf_agent.start();
// Send values to the agent.
send_values(source, sentinel, count);
// Wait for the agent to finish.
agent::wait(&cf_agent);
// Print the count of negative and positive numbers.
wcout << L"There are " << cf_agent.negatives()
<< L" negative numbers."<< endl;
wcout << L"There are " << cf_agent.positives()
<< L" positive numbers."<< endl;
//
// Perform the same task, but this time with a dataflow agent.
//
wcout << L"Dataflow agent:" << endl;
// Create and start the agent.
dataflow_agent df_agent(source);
df_agent.start();
// Send values to the agent.
send_values(source, sentinel, count);
// Wait for the agent to finish.
agent::wait(&df_agent);
// Print the count of negative and positive numbers.
wcout << L"There are " << df_agent.negatives()
<< L" negative numbers."<< endl;
wcout << L"There are " << df_agent.positives()
<< L" positive numbers."<< endl;
}
Tento příklad vytvoří následující výstup:
Probíhá kompilace kódu
Zkopírovat ukázkový kód a vložit jej do projektu sady Visual Studio nebo vložit do souboru s názvem tok agent.cpp a potom spusťte následující příkaz v okně Příkazový řádek Visual Studio.
cl.exe /EHsc dataflow-agent.cpp
[Nahoře]
Vytvoření agenta protokolování zpráv
Následující příklad ukazuje log_agent třídy, která se podobá dataflow_agent třídy.log_agent Třída implementuje asynchronní protokolování agent, že zápisy protokolovat zprávy do souboru a ke konzole.log_agent Třídy umožňuje aplikaci kategorizovat jako informační zprávy, upozornění nebo chyba.Také umožňuje aplikaci určit, zda je každé kategorie protokolu zapisovány do souboru a konzole.V tomto příkladu jsou všechny zprávy protokolu do souboru a pouze chybové zprávy zapíše do konzoly.
// log-filter.cpp
// compile with: /EHsc
#include <windows.h>
#include <agents.h>
#include <sstream>
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace concurrency;
using namespace std;
// A synchronization primitive that is signaled when its
// count reaches zero.
class countdown_event
{
public:
countdown_event(unsigned int count = 0L)
: _current(static_cast<long>(count))
{
// Set the event if the initial count is zero.
if (_current == 0L)
{
_event.set();
}
}
// Decrements the event counter.
void signal()
{
if(InterlockedDecrement(&_current) == 0L)
{
_event.set();
}
}
// Increments the event counter.
void add_count()
{
if(InterlockedIncrement(&_current) == 1L)
{
_event.reset();
}
}
// Blocks the current context until the event is set.
void wait()
{
_event.wait();
}
private:
// The current count.
volatile long _current;
// The event that is set when the counter reaches zero.
event _event;
// Disable copy constructor.
countdown_event(const countdown_event&);
// Disable assignment.
countdown_event const & operator=(countdown_event const&);
};
// Defines message types for the logger.
enum log_message_type
{
log_info = 0x1,
log_warning = 0x2,
log_error = 0x4,
};
// An asynchronous logging agent that writes log messages to
// file and to the console.
class log_agent : public agent
{
// Holds a message string and its logging type.
struct log_message
{
wstring message;
log_message_type type;
};
public:
log_agent(const wstring& file_path, log_message_type file_messages, log_message_type console_messages)
: _file(file_path)
, _file_messages(file_messages)
, _console_messages(console_messages)
, _active(0)
{
if (_file.bad())
{
throw invalid_argument("Unable to open log file.");
}
}
// Writes the provided message to the log.
void log(const wstring& message, log_message_type type)
{
// Increment the active message count.
_active.add_count();
// Send the message to the network.
log_message msg = { message, type };
send(_log_buffer, msg);
}
void close()
{
// Signal that the agent is now closed.
_closed.set();
}
protected:
void run()
{
//
// Create the dataflow network.
//
// Writes a log message to file.
call<log_message> writer([this](log_message msg)
{
if ((msg.type & _file_messages) != 0)
{
// Write the message to the file.
write_to_stream(msg, _file);
}
if ((msg.type & _console_messages) != 0)
{
// Write the message to the console.
write_to_stream(msg, wcout);
}
// Decrement the active counter.
_active.signal();
});
// Connect _log_buffer to the internal network to begin data flow.
_log_buffer.link_target(&writer);
// Wait for the closed event to be signaled.
_closed.wait();
// Wait for all messages to be processed.
_active.wait();
// Close the log file and flush the console.
_file.close();
wcout.flush();
// Set the agent to the completed state.
done();
}
private:
// Writes a logging message to the specified output stream.
void write_to_stream(const log_message& msg, wostream& stream)
{
// Write the message to the stream.
wstringstream ss;
switch (msg.type)
{
case log_info:
ss << L"info: ";
break;
case log_warning:
ss << L"warning: ";
break;
case log_error:
ss << L"error: ";
}
ss << msg.message << endl;
stream << ss.str();
}
private:
// The file stream to write messages to.
wofstream _file;
// The log message types that are written to file.
log_message_type _file_messages;
// The log message types that are written to the console.
log_message_type _console_messages;
// The head of the network. Propagates logging messages
// to the rest of the network.
unbounded_buffer<log_message> _log_buffer;
// Counts the number of active messages in the network.
countdown_event _active;
// Signals that the agent has been closed.
event _closed;
};
int wmain()
{
// Union of all log message types.
log_message_type log_all = log_message_type(log_info | log_warning | log_error);
// Create a logging agent that writes all log messages to file and error
// messages to the console.
log_agent logger(L"log.txt", log_all, log_error);
// Start the agent.
logger.start();
// Log a few messages.
logger.log(L"===Logging started.===", log_info);
logger.log(L"This is a sample warning message.", log_warning);
logger.log(L"This is a sample error message.", log_error);
logger.log(L"===Logging finished.===", log_info);
// Close the logger and wait for the agent to finish.
logger.close();
agent::wait(&logger);
}
V tomto příkladu zapíše následující výstup do konzoly.
Tento příklad také vytvoří soubor log.txt, který obsahuje následující text.
Probíhá kompilace kódu
Zkopírovat ukázkový kód a vložit jej do projektu sady Visual Studio nebo vložit do souboru s názvem protokol filter.cpp a potom spusťte následující příkaz v okně Příkazový řádek Visual Studio.
cl.exe /EHsc log-filter.cpp
[Nahoře]