時間的痕跡

第8章Winsock I/O方法
本章重點是如何在Wi n d o w s套接字應用程序中對I / O（輸入／輸出）操作進行管理。
Wi n s o c k分別提供了“套接字模式”和“套接字I / O模型”，可對一個套接字上的I / O行為加以控制。其中，套接字模式用于決定在隨一個套接字調用時，那些Wi n s o c k函數的行為。而另一方面，套接字模型描述了一個應用程序如何對套接字上進行的I / O進行管理及處理。要注意的是，“套接字I / O模型”與“套接字模式”是無關的。套接字模型的出現，正是為了解決套接字模式存在的某些限制。

Wi n s o c k提供了兩種套接字模式：鎖定和非鎖定。本章第一部分將詳細介紹這兩種模式，并闡釋一個應用程序如何通過它們管理I / O。如大家在本章的后面部分所見，Wi n s o c k提供了一些有趣的I / O模型，有助于應用程序通過一種“異步”方式，一次對一個或多個套接字上進行的通信加以管理。這些模型包括s e l e c t（選擇）、W S A A s y n c S e l e c t（異步選擇）、W S A E v e n t S e l e c t
（事件選擇）、Overlapped I/O（重疊式I / O）以及Completion port（完成端口）等等。到本章結束時，我們打算對各種套接字模式以及I / O模型的優缺點進行總結。同時，幫助大家判斷到底哪一種最適合自己應用程序的要求。
所有Wi n d o w s平臺都支持套接字以鎖定或非鎖定方式工作。然而，并非每種平臺都支持每一種I / O模型。如表8 - 1所示，在當前版本的Windows CE 中，僅提供了一個I / O模型。
Windows 98和Windows 95（取決于安裝的是Winsock 1還是Winsock 2）則支持大多數I / O模型，唯一的例外便是I / O完成端口。而到了Windows NT和最新發布的Windows 2000中，每種I / O模型都是支持的。

8.1 套接字模式
就像我們前面提到的那樣， Wi n d o w s套接字在兩種模式下執行I / O操作：鎖定和非鎖定。
在鎖定模式下，在I / O操作完成前，執行操作的Wi n s o c k函數（比如s e n d和r e c v）會一直等候下去，不會立即返回程序（將控制權交還給程序）。而在非鎖定模式下， Wi n s o c k函數無論如何都會立即返回。在Windows CE和Windows 95（安裝Winsock 1）平臺上運行的應用程序僅支持極少的I / O模型，所以我們必須采取一些適當的步驟，讓鎖定和非鎖定套接字能夠滿足各種場合的要求

8.1.1 鎖定模式
對于處在鎖定模式的套接字，我們必須多加留意，因為在一個鎖定套接字上調用任何一個Winsock API函數，都會產生相同的后果—耗費或長或短的時間“等待”。大多數Wi n s o c k應用都是遵照一種“生產者－消費者”模型來編制的。在這種模型中，應用程序需要讀取（或寫入）指定數量的字節，然后以它為基礎執行一些計算。程序清單8 - 1展示的代碼片斷便是一個典型的例子。

// 程序清單8-1?簡單的鎖定模式示例

SOCKET?s;
char ?buff[ 256 ];
int ?done? = ? 0 ;

.

while ( ! done)
{
????nBytes? = ?recv(s,buff, 65 );
???? if (nBytes? == ?SOCKET_ERROR)
???? {
????????printf( " recv?failed?with?error?%d " ,WSAGetLastError());
???????? return ?;????
????}
????
????
}
.

這段代碼的問題在于，假如沒有數據處于“待決”狀態，那么r e c v函數可能永遠都無法返回。這是由于從語句可以看出：只有從系統的輸入緩沖區中讀回點什么東西，才允許返回！有些程序員可能會在r e c v中使用M S G _ P E E K標志，或者調用i o c t l s o c k e（ t 設置F I O N R E A D選項），
在系統的緩沖區中，事先“偷看”是否存在足夠的字節數量。然而，在不實際讀入數據的前提下，僅僅“偷看”數據（如實際讀入數據，便會將其從系統緩沖區中將其刪除），可不是一件光彩的事情。我們認為，這是一種非常不好的編程習慣，應盡全力避免。在“偷看”的時候，對系統造成的開銷是極大的，因為僅僅為了檢查有多少個字節可用，便發出一個或者更多的系統調用。以后，理所當然地，還需要牽涉到進行實際r e c v調用，將數據從系統緩沖區內刪除的開銷。那么，如何避免這一情況呢？在此，我們的目標是防止由于數據的缺乏（這
可能是網絡出了故障，也可能是客戶機出了問題），造成應用程序完全陷于“凝固”狀態，同時不必連續性地檢視系統網絡緩沖！為達此目的，一個辦法是將應用程序劃分為一個讀線程，以及一個計算線程。兩個線程都共享同一個數據緩沖區。對這個緩沖區的訪問需要受到一定的限制，這是用一個同步對象來實現的，比如一個事件或者M u t e x（互斥體）。“讀線程”的職責是從網絡連續地讀入數據，并將其置入共享緩沖區內。讀線程將計算線程開始工作至少需
要的數據量拿到手后，便會觸發一個事件，通知計算線程：你老兄可以開始干活了！隨后，計算線程從緩沖區取走（刪除）一個數據塊，然后進行要求的計算。

在程序清單8 - 2中，我們分別提供了兩個函數，采取的便是上述辦法。在兩個函數中，一個負責讀取網絡數據（ R e a d T h r e a d），另一個則負責對數據執行計算（ P r o c e s s T h r e a d）。

// 程序清單8-2?多線程的鎖定套接字示例

CRITICAL_SECTION????data;
HANDLE????hEvent;
TCHAR?????buf[MAX_BUFFER_SIZE];
int ?????????nBytes;

.

// read?thread

void ?ReadThread( void )
{
???? int ?nTotal? = ? 0 ,
????????????nRead? = ? 0 ,
????????????nLeft? = ? 0 ,
????????????nBytes? = ? 0 ;
????????????
???????????? while ( ! done)
???????????? {
????????????????nTotal? = ? 0 ;
????????????????nLeft? = ?NUM_BYTES_REQUIRED;
???????????????? while (nTotal? != ?NUM_BYTES_REQUIRED)
???????????????? {
????????????????????EnterCriticalSection( & data);
????????????????????nRead? = ?recv(sock, & (buff[MAX_BUFFERS_SIZE - nBytes],nLeft);
???????????????????? if (nRead? == ? - 1 )
???????????????????? {
????????????????????????printf( " error " );
????????????????????????ExitThread();
????????????????????}
????????????????????nTotal? += ?nRead;
????????????????????nLeft? -= nRead;
????????????????????
????????????????????nBytes? += ?nRead;
????????????????????LeaveCriticalSection( & data);
????????????????????
????????????????}
????????????????SetEvent(hEvent);
????????????}
}

/**/ ////// compution?thread

void ????ProcessThread( void )
{
????WatiForSingleObject(hEvent);
????
????EnterCriticalSection( & data);
????..
????nBytes? -= ?NUM_BYTES_REQUIRED;
????
????LeaveCriticalSection( & data);
}