Socket I/O 模型学习

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我们为什么要使用Socket I/O模型呢？还得从Socket的阻塞和非阻塞说起。

在网上看过一篇讲解I/O模型的文章，它举过一个例子觉得挺好,那就是收信的例子。

比如:老周在等待他女儿从美国寄过来的信件，老周住三楼，信箱在一楼。有以下几种情况：

第一：老周一直守在信箱旁边，直到收到信件为止。这样太费精力。这就好比是阻塞套接字。

第二：老周到信箱那里看一下，发现还没有来，就马上回家了。这就好比非阻塞套接字。

第三：老周先打个电话到一楼管理员问一下自己的信件是否到了，如果到了才下楼去取信件。当然这样浪费电话费，但是值得的。这可以比作Socket的Select I/O模型。

1 #include " stdafx.h "

2 #include < iostream >

3 #include < winsock2.h >

4 #include < windows.h >

6 #define TRACE ATLTrace // 必须要加上这个宏定义，否则在WIN32的控制台程序中是不能直接用的

8 #define InternetAddr "127.0.0.1"

9 #define iPort 5055

11 #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

13 int _tmain( int argc, _TCHAR * argv[])

14 {

15 WSADATA wsa;

16 WORD wVersionRequested;

17 int err;

19 wVersionRequested = MAKEWORD( 2 , 2 );

20 err = WSAStartup( wVersionRequested, & wsa);

21 if ( err != 0 ) {

22 // Tell the user that we could not find a usable

23 // WinSock DLL.

24 TRACE( " 你忘记添加WinSock DLL了/n " );

25 WSACleanup();

26 return 1 ;

27 }

29 // Create a SOCKET for listening for incoming connection requests

30 SOCKET fdServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

32 sockaddr_in server;

34 　server.sin_family = AF_INET;

35 　server.sin_addr.s_addr = inet_addr(InternetAddr);

36 　server.sin_port = htons(iPort);

37 // Bind the socket.

38 int ret = bind(fdServer, (sockaddr * ) & server, sizeof (server));

39 ret = listen(fdServer, 4 );

41 SOCKET AcceptSocket;

42 fd_set fdread;

43 　timeval tv;

44 　 int nSize;

45 // 其实也算是轮训，那么对阻塞socket用select和对使用非阻塞socket的优点在哪？

46 // 可能的优点就是避免在非阻塞套接字里重复检查WSAEWOULDBLOCK错误。

47 while ( 1 )

48 　{

50 FD_ZERO( & fdread); // 初始化fd_set

51 FD_SET(fdServer, & fdread); // 分配套接字句柄到相应的fd_set

53 tv.tv_sec = 2 ; // 这里我们打算让select等待两秒后返回，避免被锁死，也避免马上返回

54 tv.tv_usec = 0 ;

56 select( 0 , & fdread, NULL, NULL, & tv);

58 nSize = sizeof (server);

59 // 先判断fdServer是否还在fd_set内来判断是否可以读，这样就避免因为 accept在等待

60 // 时造成的阻塞

61 if (FD_ISSET(fdServer, & fdread))

62 // 如果套接字句柄还在fd_set里，说明客户端已经有connect的请求发过来了，

63 // 马上可以accept成功

64 　{

65 AcceptSocket = accept(fdServer,( sockaddr * ) & server, & nSize);

66 break ;

67 } 　　　　　　　　

68 else

69 // 还没有客户端的connect请求，我们可以去做别的事，避免像没有用select方式

70 // 的阻塞套接字程序被锁死的情况，如果没用select,当程序运行到accept的时候客户

71 // 端恰好没有connect请求，那么程序就会被锁死，做不了任何事情

72 {

73 // do something

74 MessageBox(NULL, " waiting " , " recv " , MB_ICONINFORMATION);

75 // 别的事做完后，继续去检查是否有客户端连接请求

76 }

77 　　}

79 　　 char buffer[ 128 ];

80 　ZeroMemory(buffer, 128 );

82 ret = recv(AcceptSocket,buffer, 128 , 0 ); // 这里同样可以用select，用法和上面一样

84 MessageBox(NULL, buffer, " recv " , MB_ICONINFORMATION);

86 closesocket(AcceptSocket);

87 WSACleanup();

88 return 0 ;

89 }

第四：老周告诉一楼管理员，如果有他的信件就通知老周。这可以比做Socket的WSAAsynSelect模型

1 #include < winsock.h >

2 #include < tchar.h >

4 #define PORT 5150

5 #define MSGSIZE 1024

6 #define WM_SOCKET WM_USER+0

8 # pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

10 LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

12 int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow)

13 {

14 static TCHAR szAppName[] = _T( " AsyncSelect Model " );

15 HWND hwnd ;

16 MSG msg ;

17 WNDCLASS wndclass ;

19 wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW ;

20 wndclass.lpfnWndProc = WndProc ;

21 wndclass.cbClsExtra = 0 ;

22 wndclass.cbWndExtra = 0 ;

23 wndclass.hInstance = hInstance ;

24 wndclass.hIcon = LoadIcon (NULL, IDI_APPLICATION) ;

25 wndclass.hCursor = LoadCursor (NULL, IDC_ARROW) ;

26 wndclass.hbrBackground = (HBRUSH) GetStockObject (WHITE_BRUSH) ;

27 wndclass.lpszMenuName = NULL ;

28 wndclass.lpszClassName = szAppName ;

30 if ( ! RegisterClass( & wndclass))

31 {

32 MessageBox (NULL, TEXT ( " This program requires Windows NT! " ), szAppName, MB_ICONERROR) ;

33 return 0 ;

34 }

36 hwnd = CreateWindow (szAppName, // window class name

37 TEXT ( " AsyncSelect Model " ), // window caption

38 WS_OVERLAPPEDWINDOW, // window style

39 CW_USEDEFAULT, // initial x position

40 CW_USEDEFAULT, // initial y position

41 CW_USEDEFAULT, // initial x size

42 CW_USEDEFAULT, // initial y size

43 NULL, // parent window handle

44 NULL, // window menu handle

45 hInstance, // program instance handle

46 NULL) ; // creation parameters

48 ShowWindow(hwnd, iCmdShow);

49 UpdateWindow(hwnd);

51 while (GetMessage( & msg, NULL, 0 , 0 ))

52 {

53 TranslateMessage( & msg) ;

54 DispatchMessage( & msg) ;

55 }

57 return msg.wParam;

58 }

60 LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)

61 {

62 WSADATA wsd;

63 static SOCKET sListen;

64 SOCKET sClient;

65 SOCKADDR_IN local, client;

66 int ret, iAddrSize = sizeof (client);

67 char szMessage[MSGSIZE];

69 switch (message)

70 {

71 case WM_CREATE:

72 // Initialize Windows Socket library

73 WSAStartup( 0x0202 , & wsd);

75 // Create listening socket

76 sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

78 // Bind

79 local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);

80 local.sin_family = AF_INET;

81 local.sin_port = htons(PORT);

82 bind(sListen, ( struct sockaddr * ) & local, sizeof (local));

84 // Listen

85 listen(sListen, 3 );

87 // Associate listening socket with FD_ACCEPT event

88 WSAAsyncSelect(sListen, hwnd, WM_SOCKET, FD_ACCEPT);

89 return 0 ;

91 case WM_DESTROY:

92 closesocket(sListen);

93 WSACleanup();

94 PostQuitMessage( 0 );

95 return 0 ;

97 case WM_SOCKET:

98 if (WSAGETSELECTERROR(lParam)) // lParam的高字节包含了可能出现的任何的错误代码

99 {

100 closesocket(wParam);

101 break ;

102 }

103

104 switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam)) // lParam的低字节指定已经发生的网络事件

105 {

106 case FD_ACCEPT:

107 // Accept a connection from client

108 sClient = accept(wParam, ( struct sockaddr * ) & client, & iAddrSize);

109

110 // Associate client socket with FD_READ and FD_CLOSE event

111 WSAAsyncSelect(sClient, hwnd, WM_SOCKET, FD_READ | FD_CLOSE);

112 break ;

113

114 case FD_READ:

115 ret = recv(wParam, szMessage, MSGSIZE, 0 );

116

117 if (ret == 0 || ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() == WSAECONNRESET)

118 {

119 closesocket(wParam);

120 }

121 else

122 {

123 szMessage[ret] = ' /0 ' ;

124 send(wParam, szMessage, strlen(szMessage), 0 );

125 }

126 break ;

127

128 case FD_CLOSE:

129 closesocket(wParam);

130 break ;

131 }

132 return 0 ;

133 }

134

135 return DefWindowProc(hwnd, message, wParam, lParam);

136 }

第五：老周要一楼管理员发个短信到他们家里去。相当如WSAEventSelect模型，其实WSAEventSelect模型类似WSAAsynSelect模型，但最主要的区别是网络事件发生时会被发送到一个事件对象句柄，而不是发送到一个窗口。这样可能更加的好，对于服务器端的程序来说。

1 SOCKET Socket[WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS];

2 WSAEVENT Event[WSA_MAXINUM_WAIT_EVENTS];

3 SOCKET Accept, Listen;

5 DWORD EventTotal = 0 ;

6 DWORD Index;

8 // Set up a TCP socket for listening on port 5150

9 Listen = socket(PF_INET,SOCK_STREAM, 0 );

11 InternetAddr.sin_family = AF_INET;

12 InternetAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

13 InternetAddr.sin_port = htons( 5150 );

15 bind(Listen,(PSOCKADDR) & InternetAddr, sizeof (InternetAddr));

17 NewEvent = WSACreateEvent();

19 WSAEventSelect(Listen,NewEvnet,FD_ACCEPT | FD_CLOSE);

21 listen(Listen, 5 );

23 Socket[EventTotal] = Listen;

24 Event[EventTotal] = NewEvent;

25 EventTotal ++ ;

27 while (TRUE)

28 {

29 // Wait for network events on all sockets

30 Index = WSAWaitForMultipleEvents(EventTotal,EventArray,FALSE,WSA_INFINITE,FALSE);

32 WSAEnumNewWorkEvents(SocketArray[Index - WSA_WAIT_EVENT_0],

33 EventArray[Index - WSA_WAIT_EVENT_0],

34 & NetworkEvents);

35 // Check for FD_ACCEPT messages

36 if (NetworkEvents.lNetworkEvents & FD_ACCEPT)

37 {

38 if (NetworkEvents.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] != 0 )

39 {

40 // Error

41 break ;

42 }

43 // Accept a new connection and add it to the socket and event lists

44 Accept = accept(SocketArray[Index - WSA_WAIT_EVENT_0],NULL,NULL);

46 // We cannot process more than WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS sockets ,

47 // so close the accepted socket

48 if (EventTotal > WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS)

49 {

50 printf( " .. " );

51 closesocket (Accept);

52 break ;

53 }

54 NewEvent = WSACreateEvent();

56 WSAEventSelect(Accept,NewEvent,FD_READ | FD_WRITE | FD_CLOSE);

58 Event[EventTotal] = NewEvent;

59 Socket[EventTotal] = Accept;

60 EventTotal ++ ;

61 prinrt( " Socket %d connect/n " ,Accept);

62 }

63 // Process FD_READ notification

64 if (NetworkEvents.lNetwoAD)rkEvents & FD_RE

65 {

66 if (NetworkEvents.iErrorCode[FD_READ_BIT != 0 ])

67 {

68 // Error

69 break ;

70 }

72 // Read data from the socket

73 recv(Socket[Index - WSA_WAIT_EVENT_0],buffer, sizeof (buffer), 0 );

74 }

75 // process FD_WRITE notitication

76 if (NetworkEvents.lNetworkEvents & FD_WRITE)

77 {

78 if (NetworkEvents.iErrorCode[FD_WRITE_BIT] != 0 )

79 {

80 // Error

81 break ;

82 }

83 send(Socket[Index - WSA_WAIT_EVENT_0],buffer, sizeof (buffer), 0 );

84 }

85 if (NetworkEvents.lNetworkEvents & FD_CLOSE)

86 {

87 if (NetworkEvents.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT] != 0 )

88 {

89 // Error

90 break ;

91 }

92 closesocket (Socket[Index - WSA_WAIT_EVENT_0]);

93 // Remove socket and associated event from the Socket and Event arrays and

94 // decrement eventTotal

95 CompressArrays(Event,Socket, & EventTotal);

96 }

97 }

第六：老周可以要求一楼管理员把信件送到他们家去，好比Overlapped I/O 事件通知模型。

第七：老周还可以要求不仅送信件，还可以要求管理员帮他把信封打开，读给老周听（假设老周为文盲，管理员也够累的），这就是Overlapped I/O 完成例程模型了。

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