weidagang2046的專欄

          物格而后知致
          隨筆 - 8, 文章 - 409, 評(píng)論 - 101, 引用 - 0
          數(shù)據(jù)加載中……

          Socket API,CAsyncSocket,CSocket內(nèi)幕及其用法

          ??? Socket有同步阻塞方式和異步非阻塞方式兩種使用,事實(shí)上同步和異步在我們編程的生涯中可能遇到了很多,而Socket也沒什么特別。雖然同步好用,不費(fèi)勁,但不能滿足一些應(yīng)用場(chǎng)合,其效率也很低。
          ??? 也許初涉編程的人不能理解“同步(或阻塞)”和“異步(或非阻塞)”,其實(shí)簡(jiǎn)單兩句話就能講清楚,同步和異步往往都是針對(duì)一個(gè)函數(shù)來說的,“同步”就是函數(shù)直到其要執(zhí)行的功能全部完成時(shí)才返回,而“異步”則是,函數(shù)僅僅做一些簡(jiǎn)單的工作,然后馬上返回,而它所要實(shí)現(xiàn)的功能留給別的線程或者函數(shù)去完成。例如,SendMessage就是“同步”函數(shù),它不但發(fā)送消息到消息隊(duì)列,還需要等待消息被執(zhí)行完才返回;相反PostMessage就是個(gè)異步函數(shù),它只管發(fā)送一個(gè)消息,而不管這個(gè)消息是否被處理,就馬上返回。

          一、Socket API
          ??? 首先應(yīng)該知道,有Socket1.1提供的原始API函數(shù),和Socket2.0提供的一組擴(kuò)展函數(shù),兩套函數(shù)。這兩套函數(shù)有重復(fù),但是2.0提供的函數(shù)功能更強(qiáng)大,函數(shù)數(shù)量也更多。這兩套函數(shù)可以靈活混用,分別包含在頭文件Winsock.h,Winsock2.h,分別需要引入庫(kù)wsock32.lib、Ws2_32.lib。

          1、默認(rèn)用作同步阻塞方式,那就是當(dāng)你從不調(diào)用WSAIoctl()和ioctlsocket()來改變Socket IO模式,也從不調(diào)用WSAAsyncSelect()和WSAEventSelect()來選擇需要處理的Socket事件。正是由于函數(shù)accept(),WSAAccept(),connect(),WSAConnect(),send(),WSASend(),recv(),WSARecv()等函數(shù)被用作阻塞方式,所以可能你需要放在專門的線程里,這樣以不影響主程序的運(yùn)行和主窗口的刷新。
          2、如果作為異步用,那么程序主要就是要處理事件。它有兩種處理事件的辦法:
          ??? 第一種,它常關(guān)聯(lián)一個(gè)窗口,也就是異步Socket的事件將作為消息發(fā)往該窗口,這是由WinSock擴(kuò)展規(guī)范里的一個(gè)函數(shù)WSAAsyncSelect()來實(shí)現(xiàn)和窗口關(guān)聯(lián)。最終你只需要處理窗口消息,來收發(fā)數(shù)據(jù)。
          ??第二種,用到了擴(kuò)展規(guī)范里另一個(gè)關(guān)于事件的函數(shù)WSAEventSelect(),它是用事件對(duì)象的方式來處理Socket事件,也就是,你必須首先用WSACreateEvent()來創(chuàng)建一個(gè)事件對(duì)象,然后調(diào)用WSAEventSelect()來使得Socket的事件和這個(gè)事件對(duì)象關(guān)聯(lián)。最終你將要在一個(gè)線程里用WSAWaitForMultipleEvents()來等待這個(gè)事件對(duì)象被觸發(fā)。這個(gè)過程也稍顯復(fù)雜。
          二、CAsyncSocket
          ??? 看類名就知道,它是一個(gè)異步非阻塞Socket封裝類,CAsyncSocket::Create()有一個(gè)參數(shù)指明了你想要處理哪些Socket事件,你關(guān)心的事件被指定以后,這個(gè)Socket默認(rèn)就被用作了異步方式。那么CAsyncSocket內(nèi)部到底是如何將事件交給你的呢?
          ??? CAsyncSocket的Create()函數(shù),除了創(chuàng)建了一個(gè)SOCKET以外,還創(chuàng)建了個(gè)CSocketWnd窗口對(duì)象,并使用WSAAsyncSelect()將這個(gè)SOCKET與該窗口對(duì)象關(guān)聯(lián),以讓該窗口對(duì)象處理來自Socket的事件(消息),然而CSocketWnd收到Socket事件之后,只是簡(jiǎn)單地回調(diào)CAsyncSocket::OnReceive(),CAsyncSocket::OnSend(),CAsyncSocket::OnAccept(),CAsyncSocket::OnConnect()等虛函數(shù)。所以CAsyncSocket的派生類,只需要在這些虛函數(shù)里添加發(fā)送和接收的代碼。
          ??
          ??簡(jiǎn)化后,大致的代碼為:
          ??bool CAsyncSocket::Create( long lEvent ) file://參數(shù)lEvent是指定你所關(guān)心的Socket事件
          ??{
          ???m_hSocket = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); file://創(chuàng)建Socket本身

          ???CSocketWnd* pSockWnd = new CSocketWnd; file://創(chuàng)建響應(yīng)事件的窗口,實(shí)際的這個(gè)窗口在AfxSockInit()調(diào)用時(shí)就被創(chuàng)建了。
          ???pSockWnd->Create(...);

          ???WSAAsyncSelect( m_hSocket, pSockWnd->m_hWnd, WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent ); file://Socket事件和窗口關(guān)聯(lián)
          ??}
          ??
          ??static void PASCAL CAsyncSocket::DoCallBack(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
          ??{
          ???CAsyncSocket Socket;
          ???Socket.Attach( (SOCKET)wParam ); file://wParam就是觸發(fā)這個(gè)事件的Socket的句柄
          ???int nErrorCode = WSAGETSELECTERROR(lParam); file://lParam是錯(cuò)誤碼與事件碼的合成
          ???switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))
          ???{
          ???case FD_READ:
          ????pSocket->OnReceive(nErrorCode);
          ????break;
          ???case FD_WRITE:
          ????pSocket->OnSend(nErrorCode);
          ????break;
          ???case FD_OOB:
          ????pSocket->OnOutOfBandData(nErrorCode);
          ????break;
          ???case FD_ACCEPT:
          ????pSocket->OnAccept(nErrorCode);
          ????break;
          ???case FD_CONNECT:
          ????pSocket->OnConnect(nErrorCode);
          ????break;
          ???case FD_CLOSE:
          ????pSocket->OnClose(nErrorCode);
          ????break;
          ???}
          ??}

          ??CSocketWnd類大致為:

          ??BEGIN_MESSAGE_MAP(CSocketWnd, CWnd)
          ???ON_MESSAGE(WM_SOCKET_NOTIFY, OnSocketNotify)
          ??END_MESSAGE_MAP()

          ??LRESULT CSocketWnd::OnSocketNotify(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
          ??{
          ???CAsyncSocket::DoCallBack( wParam, lParam ); file://收到Socket事件消息,回調(diào)CAsyncSocket的DoCallBack()函數(shù)
          ???return 0L;
          ??}

          ??然而,最不容易被初學(xué)Socket編程的人理解的,也是本文最要提醒的一點(diǎn)是,客戶方在使用CAsyncSocket::Connect()時(shí),往往返回一個(gè)WSAEWOULDBLOCK的錯(cuò)誤(其它的某些函數(shù)調(diào)用也如此),實(shí)際上這不應(yīng)該算作一個(gè)錯(cuò)誤,它是Socket提醒我們,由于你使用了非阻塞Socket方式,所以(連接)操作需要時(shí)間,不能瞬間建立。既然如此,我們可以等待呀,等它連接成功為止,于是許多程序員就在調(diào)用Connect()之后,Sleep(0),然后不停地用WSAGetLastError()或者CAsyncSocket::GetLastError()查看Socket返回的錯(cuò)誤,直到返回成功為止。這是一種錯(cuò)誤的做法,斷言,你不能達(dá)到預(yù)期目的。事實(shí)上,我們可以在Connect()調(diào)用之后等待CAsyncSocket::OnConnect()事件被觸發(fā),CAsyncSocket::OnConnect()是要表明Socket要么連接成功了,要么連接徹底失敗了。至此,我們?cè)贑AsyncSocket::OnConnect()被調(diào)用之后就知道是否Socket連接成功了,還是失敗了。
          ??類似的,Send()如果返回WSAEWOULDBLOCK錯(cuò)誤,我們?cè)贠nSend()處等待,Receive()如果返回WSAEWOULDBLOCK錯(cuò)誤,我們?cè)贠nReceive()處等待,以此類推。
          ??還有一點(diǎn),也許是個(gè)難點(diǎn),那就是在客戶方調(diào)用Connect()連接服務(wù)方,那么服務(wù)方如何Accept(),以建立連接的問題。簡(jiǎn)單的做法就是在監(jiān)聽的Socket收到OnAccept()時(shí),用一個(gè)新的CAsyncSocket對(duì)象去建立連接,例如:

          ?void CMySocket::OnAccept( int ErrCode )
          ?{
          ?????? CMySocket* pSocket = new CMySocket;
          ?????? Accept( *pSocket );
          ?}
          ??? 于是,上面的pSocket和客戶方建立了連接,以后的通信就是這個(gè)pSocket對(duì)象去和客戶方進(jìn)行,而監(jiān)聽的Socket仍然繼續(xù)在監(jiān)聽,一旦又有一個(gè)客戶方要連接服務(wù)方,則上面的OnAccept()又會(huì)被調(diào)用一次。當(dāng)然pSocket是和客戶方通信的服務(wù)方,它不會(huì)觸發(fā)OnAccept()事件,因?yàn)樗皇潜O(jiān)聽Socket。

          三、CSocket
          ?? CSocket是MFC在CAsyncSocket基礎(chǔ)上派生的一個(gè)同步阻塞Socket的封裝類。它是如何又把CAsyncSocket變成同步的,而且還能響應(yīng)同樣的Socket事件呢?
          ??其實(shí)很簡(jiǎn)單,CSocket在Connect()返回WSAEWOULDBLOCK錯(cuò)誤時(shí),不是在OnConnect(),OnReceive()這些事件終端函數(shù)里去等待。你先必須明白Socket事件是如何到達(dá)這些事件函數(shù)里的。這些事件處理函數(shù)是靠CSocketWnd窗口對(duì)象回調(diào)的,而窗口對(duì)象收到來自Socket的事件,又是靠線程消息隊(duì)列分發(fā)過來的。總之,Socket事件首先是作為一個(gè)消息發(fā)給CSocketWnd窗口對(duì)象,這個(gè)消息肯定需要經(jīng)過線程消息隊(duì)列的分發(fā),最終CSocketWnd窗口對(duì)象收到這些消息就調(diào)用相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)(OnConnect()等)。
          ?? 所以,CSocket在調(diào)用Connect()之后,如果返回一個(gè)WSAEWOULDBLOCK錯(cuò)誤時(shí),它馬上進(jìn)入一個(gè)消息循環(huán),就是從當(dāng)前線程的消息隊(duì)列里取關(guān)心的消息,如果取到了WM_PAINT消息,則刷新窗口,如果取到的是Socket發(fā)來的消息,則根據(jù)Socket是否有操作錯(cuò)誤碼,調(diào)用相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)(OnConnect()等)。
          ??大致的簡(jiǎn)化代碼為:

          ??BOOL CSocket::Connect( ... )
          ??{
          ???if( !CAsyncSocket::Connect( ... ) )
          ???{
          ????if( WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK ) file://由于異步操作需要時(shí)間,不能立即完成,所以Socket返回這個(gè)錯(cuò)誤
          ????{
          ?????file://進(jìn)入消息循環(huán),以從線程消息隊(duì)列里查看FD_CONNECT消息,直到收到FD_CONNECT消息,認(rèn)為連接成功。
          ?????while( PumpMessages( FD_CONNECT ) );
          ????}
          ???}
          ??}
          ??BOOL CSocket::PumpMessages( UINT uEvent )
          ??{
          ????? CWinThread* pThread = AfxGetThread();
          ????? while( bBlocking ) file://bBlocking僅僅是一個(gè)標(biāo)志,看用戶是否取消對(duì)Connect()的調(diào)用
          ????? {
          ????????? MSG msg;
          ????????? if( PeekMessage( &msg, WM_SOCKET_NOTIFY ) )
          ????????? {
          ???????????? if( msg.message == WM_SOCKET_NOTIFY && WSAGETSELECTEVENT(msg.lParam) == uStopFlag )
          ???????????? {
          ???????????????? CAsyncSocket::DoCallBack( msg.wParam, msg.lParam );
          ???????????????? return TRUE;
          ???????????? }?????
          ???????? }
          ???????? else
          ??????? {
          ???????????? OnMessagePending(); file://處理消息隊(duì)列里的其它消息
          ???????????? pThread->OnIdle(-1);
          ????????}
          ???? }
          ??}
          ??BOOL CSocket::OnMessagePending()
          ??{
          ????? MSG msg;
          ?????? if( PeekMessage( &msg, NULL, WM_PAINT, WM_PAINT, PM_REMOVE ) )
          ?????? { file://這里僅關(guān)心WM_PAINT消息,以處理阻塞期間的主窗口重畫
          ??????? ?? ::DispatchMessage( &msg );
          ??????? ?? return FALSE;
          ?????? }
          ?????? return FALSE;
          ??}

          ?? 其它的CSocket函數(shù),諸如Send(),Receive(),Accept()都在收到WSAEWOULDBLOCK錯(cuò)誤時(shí),進(jìn)入PumpMessages()消息循環(huán),這樣一個(gè)原本異步的CAsyncSocket,到了派生類CSocket,就變成同步的了。
          ??明白之后,我們可以對(duì)CSocket應(yīng)用自如了。比如有些程序員將CSocket的操作放入一個(gè)線程,以實(shí)現(xiàn)多線程的異步Socket(通常,同步+多線程 相似于?異步 )。

          四、CSocketFile
          ??另外,進(jìn)行Socket編程,不能不提到CSocketFile類,其實(shí)它并不是用來在Socket雙方發(fā)送文件的,而是將需要序列化的數(shù)據(jù),比如一些結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù),傳給對(duì)方,這樣,程序的CDocument()的序列化函數(shù)就完全可以和CSocketFile聯(lián)系起來。例如你有一個(gè)CMyDocument實(shí)現(xiàn)了Serialize(),你可以這樣來將你的文檔數(shù)據(jù)傳給Socket的另一方:

          ?CSocketFile file( pSocket );
          ?CArchive ar( &file, CArchive::store );
          ?pDocument->Serialize( ar );
          ?ar.Close();

          ??同樣,接收一方可以只改變上面的代碼為CArchive ar( &file, CArchive::load );即可。
          ?? 注意到,CSocketFile類雖然從CFile派生,但它屏蔽掉了CFile::Open()等函數(shù),而函數(shù)里僅扔出一個(gè)例外。那么也就是說,你不能調(diào)用CSocketFile的Open函數(shù)來打開一個(gè)實(shí)實(shí)在在的文件,否則會(huì)導(dǎo)致例外,如果你需要利用CSocketFile來傳送文件,你必須提供CSocketFile類的這些函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
          ??再一點(diǎn),CArchive不支持在datagram的Socket連接上序列化數(shù)據(jù)。

          from: http://www.zahui.com/html/1/2196.htm

          posted on 2006-11-06 09:21 weidagang2046 閱讀(4299) 評(píng)論(0)  編輯  收藏 所屬分類: Windows

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