鎖競爭是伺服器效能四大殺手之一（其他三個是：資料拷貝、環境切換、動態資源申請），本文將基於之前釋出的kimgbo網路I/O庫，以一個多執行緒群發聊天伺服器的實現為例，介紹如何藉助shared_ptr提高多執行緒併發的效能。

        多執行緒群發聊天伺服器實現的功能是，客戶端連線伺服器後，可以向伺服器傳送訊息（訊息=訊息頭+訊息體），伺服器負責將訊息轉發給其他正處於連線狀態的客戶端（包括髮送訊息的客戶端）。示意圖如下：

       傳統的基於Reactor模式的伺服器，使用工作執行緒池來處理連線請求，並通過在操作之前加鎖的方式來保護連線佇列的資料安全。多執行緒對於請求佇列的取出和插入操作實際上是序列的，整個伺服器的併發效能較差。如果能讓插入和取出處理轉發任務的兩個操作實現並行，則能夠大大提升伺服器的效能。

        shared_ptr是採用引用計數方式的智慧指標，如果當前只有一個觀察者，則其引用計數為1，可以通過shared_ptr::unique()判斷，通過shared_ptr實現copy-on-write的原理如下：

1、read端在讀之前將引用計數加1，讀完將引用計數減1，這樣可以保證在讀期間其引用計數大於1，可以阻止併發寫。

大致的流程如下：

    ConnectionListPtr connections = getConnectionList(); /*重新讓一個shared_ptr指向連線佇列，引用計數加1*/
    for (ConnectionList::iterator it = connections->begin(); it != connections->end(); ++it) /*讀資料*/
    {
      m_codec.send((*it).get(), message); /*業務處理*/
    }

2、write端在寫之前先檢查引用計數是否為1，如果為1則直接修改。

3、write端寫時如果發現引用計數大於1，則說明此時資料正在被read，則不能再原來的資料上併發寫，應該建立一個副本，並在副本上修改，然後用副本替換以前的資料。

大致的流程如下：

    MutexLockGuard lock(m_mutex); /*此處需要加一下鎖，但是僅僅是在寫入是加鎖，減少了讀時鎖的使用*/
    if(!m_connections.unique())
    {
    m_connections.reset(new ConnectionList(*m_connections)); /*如果引用計數大於1，則建立一個副本並在副本上修改，shared_ptr通過reset操作後會使引用計數減1，原先的資料在read結束後引用計數會減為0，進而被系統釋放*/
    }
    assert(m_connections.unique()); /*斷言新建立的副本引用計數一定為1*/
    

    /*下面執行相關業務處理*/
    if (conn->connected())
    { 
        m_connections->insert(conn);
    }
    else
    {
      m_connections->erase(conn);
    }

以上就是copy-on-write的大致實現流程，下面給出伺服器程式的核心程式碼，全部程式碼參見kimgbo網路庫的example/chat目錄下https://github.com/kimg-bo/kimgbo ，kimgbo網路庫的使用方式和muduo基本類似。核心程式碼如下：

#include <stdio.h>
#include <set>
#include <functional>
#include <memory>
#include "Logging.h"
#include "Mutex.h"
#include "EventLoop.h"
#include "TcpServer.h"
#include "codec.h"

using namespace kimgbo;
using namespace kimgbo::net;
	
class ChatServer
{
public:
  ChatServer(EventLoop* loop,
             const InetAddress& listenAddr)
  : m_loop(loop),
    m_server(m_loop, listenAddr, "ChatServer"),
    m_codec(std::bind(&ChatServer::onStringMessage, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3)),
    m_connections(new ConnectionList)
  {
    m_server.setConnectionCallback(
        std::bind(&ChatServer::onConnection, this, std::placeholders::_1));
    m_server.setMessageCallback(
        std::bind(&LengthHeaderCodec::onMessage, &m_codec, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3));
  }

  void setThreadNum(int numThreads)
  {
    m_server.setThreadNum(numThreads);
  }

  void start()
  {
    m_server.start();
  }

private:
	typedef std::set<TcpConnectionPtr> ConnectionList; //存放連結的集合
	typedef std::shared_ptr<ConnectionList> ConnectionListPtr; //指向連線集合的shared_ptr
	
  void onConnection(const TcpConnectionPtr& conn)
  {
    LOG_INFO << conn->localAddress().toIpPort() << " -> "
        << conn->peerAddress().toIpPort() << " is "
        << (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");

    MutexLockGuard lock(m_mutex); //write加鎖
    LOG_INFO << "lock(m_mutex) ok"; 
    if(!m_connections.unique()) //檢查引用計數
    {
    	LOG_INFO << "m_connections.unique()."; 
    	m_connections.reset(new ConnectionList(*m_connections)); //如果大於1，建立副本
    }
    assert(m_connections.unique());
    
    if (conn->connected())
    {
    	LOG_INFO << "insert before."; 
      m_connections->insert(conn);
      LOG_INFO << "insert ok"; 
    }
    else
    {
      m_connections->erase(conn);
    }
  }
  
  ConnectionListPtr getConnectionList() //獲取連結集合
  {
  	MutexLockGuard lock(m_mutex);
  	return m_connections;
  }

  void onStringMessage(const TcpConnectionPtr&, const kimgbo::string& message, Timestamp)
  {
    ConnectionListPtr connections = getConnectionList(); //read操作直接讀
    for (ConnectionList::iterator it = connections->begin(); it != connections->end(); ++it)
    {
      m_codec.send((*it).get(), message);
    }
  }
  
private:
  EventLoop* m_loop;
  TcpServer m_server;
  LengthHeaderCodec m_codec;
  MutexLock m_mutex;
  ConnectionListPtr m_connections;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
  LOG_INFO << "pid = " << getpid();
  if (argc > 1)
  {
    EventLoop loop;
    uint16_t port = static_cast<uint16_t>(atoi(argv[1]));
    InetAddress serverAddr(port);
    ChatServer server(&loop, serverAddr);
    if (argc > 2)
    {
      server.setThreadNum(atoi(argv[2]));
    }
    server.start();
    loop.loop();
  }
  else
  {
    printf("Usage: %s port [thread_num]\n", argv[0]);
  }
}