Реактивное программирование — это эффективный способ создания отзывчивых приложений с удобным для поддержки кодом.
В данной книге изложены понятия и принципы функционального реактивного программирования, помогающие строить параллельные, асинхронные приложения с наименьшими усилиями и минимумом ошибок. Рассмотрен обзор подходов к обработке событий, нашедших применение в ряде программных систем. Описаны средства параллельного, асинхронного и неблокирующего программирования. Изучив эту книгу, вы будете хорошо разбираться в тонкостях реактивной модели программирования и методах её реализации на новейшей версии языка C++ — языке стандарта C++17.
Author(s): Прасид Пай, Питер Абрахам
Publisher: ДМК Пресс
Year: 2019
Language: Russian
Pages: 324
City: Москва
Глава 1. Модель реактивного программирования –
обзор и история ..............................................................................................17
Событийно-ориентированная модель программирования ..............................18
Событийно-ориентированное программирование в системе X Window.....19
Событийно-ориентированное программирование в среде Microsoft
Windows.............................................................................................................20
Событийно-ориентированное программирование в каркасе Qt .................22
Событийно-ориентированное программирование средствами
библиотеки MFC ...............................................................................................23
Прочие модели событийно-управляемого программирования ...................24
Ограничения классических моделей обработки событий.............................24
Реактивная модель программирования .............................................................25
Ключевые интерфейсы реактивной программы................................................26
Методы вталкивания и втягивания данных .......................................................28
Дуальность интерфейсов IEnumerable и IObservable .....................................28
Превращение событий в наблюдаемый источник .............................................31
Методологические замечания .............................................................................36
Итоги .....................................................................................................................37
Глава 2. Современный язык C++ и его ключевые идиомы...........39
Принципы проектирования языка C++...............................................................40
Абстракция нулевой стоимости ......................................................................40
Выразительность ..............................................................................................40
Взаимозаменяемость .......................................................................................43
Усовершенствования языка, повышающие качество кода................................44
Автоматический вывод типов .........................................................................44
Единообразный синтаксис инициализации...................................................46
Вариадические шаблоны .................................................................................46
Ссылки rvalue....................................................................................................48
Семантика перемещения.................................................................................50
Умные указатели ..............................................................................................52
Лямбда-функции ..............................................................................................54
Функциональные объекты и лямбда-функции ..............................................55
6 Содержание
Композиция, карринг и частичное применение функций............................57
Обёртки над функциями..................................................................................60
Операция композиции функций.........................................................................61
Прочие возможности языка.................................................................................63
Выражения-свёртки .........................................................................................63
Сумма типов: тип variant .................................................................................64
Прочее ...............................................................................................................65
Циклы по диапазонам и наблюдатели................................................................65
Итоги .....................................................................................................................69
Глава 3. Параллельное и многопоточное
программирование на языке C++............................................................70
Что такое параллельное программирование......................................................71
Здравствуй, мир потоков! ....................................................................................72
Управление потоками ..........................................................................................74
Запуск потока....................................................................................................74
Присоединение к потоку..................................................................................75
Передача аргументов в поток..........................................................................77
Использование лямбда-функций ........................................................................79
Управление владением ....................................................................................80
Совместный доступ потоков к данным...............................................................82
Двоичные семафоры ........................................................................................84
Предотвращение тупиков ................................................................................87
Условные переменные .....................................................................................91
Потокобезопасный стек .......................................................................................93
Итоги .....................................................................................................................96
Глава 4. Асинхронное программирование
и неблокирующая синхронизация в языке C++................................98
Асинхронные задачи в языке C++ .......................................................................99
Фьючерсы и обещания ...................................................................................100
Класс std::packaged_task .................................................................................102
Функция std::async .........................................................................................104
Модель памяти в языке C++ ...............................................................................106
Параллельный доступ к памяти ........................................................................106
Соглашение о порядке модификации памяти .................................................107
Атомарные операции и типы в языке C++........................................................108
Атомарные типы.................................................................................................108
Тип std::atomic_flag.........................................................................................111
Тип std::atomic .....................................................................................113
Тип std::atomic и арифметика указателей ............................................116
Общий случай шаблона std::atomic<>...........................................................117
Порядок доступа к памяти.................................................................................118
Последовательно согласованный порядок доступа .....................................119
Содержание 7
Результат : последовательная согласованность............................................120
Семантика захвата и освобождения .............................................................120
Ослабленный порядок доступа к памяти .....................................................122
Неблокирующая очередь....................................................................................124
Итоги ...................................................................................................................126
Глава 5. Знакомство с наблюдаемыми источниками ....................127
Шаблон «Наблюдатель» ......................................................................................128
Ограниченность классического шаблона «Наблюдатель» ...............................131
Обобщённый взгляд на шаблоны проектирования .........................................133
Объектно-ориентированная модель программирования и иерархии...........135
Обработка выражений с помощью шаблонов «Композит» и «Посетитель» .....136
Разглаживание многоуровневых композитов для итеративного доступа.....142
Операции отображения и фильтрации списков...............................................146
От наблюдателей к наблюдаемым источникам................................................149
Итоги ...................................................................................................................153
Глава 6. Введение в программирование потоков
событий на языке C++ ................................................................................155
Что такое программирование потоков данных................................................156
Преимущества модели программирования потоков данных .....................157
Прикладное программирование с использованием библиотеки Streams .....157
Ленивые вычисления .........................................................................................158
Пример программы для обработки потока данных.....................................159
Агрегирование значений в парадигме потоков данных .............................160
Погружение стандартных контейнеров в парадигму потоков данных ......160
Несколько слов о библиотеке Streams...........................................................161
Программирование потоков событий ..............................................................162
Преимущества программирования на основе потоков событий................162
Библиотека Streamulus и её программная модель.......................................162
Библиотека Spreadsheet для оповещения об изменениях данных .............168
Библиотека RaftLib – ещё один инструмент обработки потоков данных.....170
Потоки данных и реактивное программирование ......................................172
Итоги ...................................................................................................................173
Глава 7. Знакомство с моделью маршрутов данных
и библиотекой RxCpp .................................................................................174
Парадигма маршрутов данных..........................................................................175
Знакомство с библиотекой RxCpp .....................................................................176
Библиотека RxCpp и её модель программирования ....................................177
Простой пример взаимодействия источника с наблюдателем...................178
Фильтрация и преобразование потоков данных..........................................178
8 Содержание
Создание потока из контейнера....................................................................179
Создание собственных наблюдаемых источников ..........................................179
Конкатенация потоков...................................................................................180
Отписка от потока данных.............................................................................180
Визуальное представление потоков данных ....................................................181
Операции над потоками данных.......................................................................181
Операция average............................................................................................182
Операция scan.................................................................................................182
Соединение операций в конвейер ................................................................183
Работа с планировщиками.............................................................................183
Сага о двух операциях: как разглаживать потоки потоков .........................186
Прочие важные операции..............................................................................191
Беглый взгляд на ещё не изученное..................................................................192
Итоги ...................................................................................................................193
Глава 8. Ключевые элементы библиотеки RxCpp...........................194
Наблюдаемые источники данных .....................................................................194
Что такое объект-производитель ..................................................................195
Горячие и холодные источники данных .......................................................195
Горячие источники данных ...........................................................................196
Горячие источники данных и механизм повтора ........................................198
Наблюдатели и подписчики...............................................................................199
Единство наблюдаемого и наблюдателя...........................................................200
Планировщики....................................................................................................203
Методы observe_on и subscribe_on.................................................................206
Планировщик с циклом выполнения run_loop.............................................208
Операции над потоками данных.......................................................................209
Операции создания потоков..........................................................................210
Операции преобразования данных ..............................................................210
Операции фильтрации...................................................................................211
Операции комбинирования данных.............................................................212
Операции обработки ошибок ........................................................................212
Вспомогательные операции ..........................................................................212
Логические операции.....................................................................................213
Математические операции и агрегирование потоков.................................213
Операции для управления подключениями ................................................213
Итоги ...................................................................................................................214
Глава 9. Реактивное программирование графических
интерфейсов на основе каркаса Qt......................................................215
Введение в программирование интерфейсов пользователя на основе
каркаса Qt............................................................................................................216
Содержание 9
Объектная модель библиотеки Qt.................................................................217
Сигналы и слоты.............................................................................................218
Подсистема событий ......................................................................................220
Обработчики событий....................................................................................221
Отправка событий ..........................................................................................221
Система метаобъектов ...................................................................................222
Программа «Здравствуй, мир» на основе библиотеки Qt................................222
События, сигналы и слоты на примере.............................................................225
Создание собственного визуального объекта ..............................................225
Создание главного диалогового окна приложения......................................227
Запуск приложения ........................................................................................231
Интеграция библиотек RxCpp и Qt....................................................................232
Реактивная фильтрация событий из каркаса Qt ..........................................233
Создание окна и размещение его элементов ...............................................235
Наблюдатели для различных типов событий...............................................236
Знакомство с библиотекой RxQt....................................................................238
Итоги ...................................................................................................................241
Глава 10. Шаблоны и идиомы реактивного
программирования на языке С++..........................................................242
Объектно-ориентированное программирование и шаблоны
проектирования..................................................................................................242
Основные каталоги шаблонов ...........................................................................244
Шаблоны «Банды четырёх»............................................................................244
Каталог POSA ..................................................................................................245
Ещё раз о шаблонах проектирования ...............................................................246
От шаблонов проектирования к реактивному программированию ..............248
Разглаживание иерархии и линейный проход .................................................254
От итераторов к наблюдаемым источникам ....................................................256
Шаблон «Ячейка» ................................................................................................257
Шаблон «Активный объект»...............................................................................260
Шаблон «Ресурс взаймы» ...................................................................................262
Шаблон «Шина событий» ...................................................................................263
Итоги ...................................................................................................................267
Глава 11. Реактивные микросервисы на языке C++ ......................268
Язык C++ и веб-программирование..................................................................269
Модель программирования REST..................................................................269
Библиотека REST SDK для языка C++ ................................................................270
Программирование HTTP-клиента с использованием
библиотеки C++ REST SDK..............................................................................270
Программирование HTTP-сервера................................................................272
Тестирование HTTP-сервера с помощью утилит curl и postman ....................275
10 Содержание
Создание HTTP-клиента с помощью библиотеки libcurl.............................276
Реактивная библиотека-обёртка RxCurl .......................................................277
Использование формата JSON с протоколом HTTP .........................................278
Использование библиотеки C++ REST SDK для создания сервера ..................282
Обращение к REST-сервисам с помощью библиотеки RxCurl.........................290
Несколько слов об архитектуре реактивных микросервисов..........................292
Мелкоблочные сервисы..................................................................................293
Разнородное хранение данных .....................................................................294
Независимое развёртывание сервисов.........................................................294
Оркестровка и хореография сервисов...........................................................295
Реактивный стиль запросов к веб-сервисам ................................................295
Итоги ...................................................................................................................295
Глава 12. Особые возможности потоков и обработка
ошибок..............................................................................................................297
Средства обработки ошибок в библиотеке RxCpp............................................300
Выполнение действия в ответ на ошибку.....................................................300
Восстановление после ошибки......................................................................302
Обработка ошибки путём перезапуска источника данных.........................305
Автоматическое выполнение завершающих действий в случае
ошибки ............................................................................................................307
Обработка ошибок и планировщики ................................................................308
Примеры обработки потоков событий .............................................................313
Агрегирование потоков данных....................................................................313
Событийно-управляемое приложение .........................................................315
Итоги ...................................................................................................................319
