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(méi)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(lái)說(shuō)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(lái)改變Socket IO模式，也從不調(diào)用WSAAsyncSelect()和WSAEventSelect()來(lái)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(zhuān)門(mén)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(lái)實(shí)現(xiàn)和窗口關(guān)聯(lián)。最終你只需要處理窗口消息，來(lái)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(lái)處理Socket事件，也就是，你必須首先用WSACreateEvent()來(lái)創(chuàng)建一個(gè)事件對(duì)象，然后調(diào)用WSAEventSelect()來(lái)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(lái)等待這個(gè)事件對(duì)象被觸發(fā)。這個(gè)過(guò)程也稍顯復(fù)雜。
二、CAsyncSocket
看類(lèi)名就知道，它是一個(gè)異步非阻塞Socket封裝類(lèi)，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(lái)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(lèi)，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 ) //參數(shù)lEvent是指定你所關(guān)心的Socket事件
{
m_hSocket = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); //創(chuàng)建Socket本身
CSocketWnd* pSockWnd = new CSocketWnd; //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 ); //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 ); //wParam就是觸發(fā)這個(gè)事件的Socket的句柄
int nErrorCode = WSAGETSELECTERROR(lParam); //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(lèi)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 ); //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(hù)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(lèi)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(lèi)推。
還有一點(diǎn)，也許是個(gè)難點(diǎn)，那就是在客戶(hù)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(wèn)題。簡(jiǎn)單的做法就是在監(jiān)聽(tīng)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(hù)方建立了連接，以后的通信就是這個(gè)pSocket對(duì)象去和客戶(hù)方進(jìn)行，而監(jiān)聽(tīng)的Socket仍然繼續(xù)在監(jiān)聽(tīng)，一旦又有一個(gè)客戶(hù)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(hù)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(tīng)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(lèi)。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(lái)自Socket的事件，又是靠線程消息隊(duì)列分發(fā)過(guò)來(lái)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(guò)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(lái)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 ) //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
{
//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 ) //bBlocking僅僅是一個(gè)標(biāo)志，看用戶(hù)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(); //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 ) )
{
//這里僅關(guān)心WM_PAINT消息，以處理阻塞期間的主窗口重畫(huà)
::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(lèi)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(lèi)，其實(shí)它并不是用來(lái)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(lái)。例如你有一個(gè)CMyDocument實(shí)現(xiàn)了Serialize()，你可以這樣來(lái)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(lèi)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(shuō)，你不能調(diào)用CSocketFile的Open函數(shù)來(lái)打開(kāi)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(lái)傳送文件，你必須提供CSocketFile類(lèi)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)
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