时间的痕迹

第8章Winsock I/O方法
本章重点是如何在Wi n d o w s套接字应用程序中对I / O（输入／输出）操作进行管理。
Wi n s o c k分别提供了“套接字模式”和“套接字I / O模型”，可对一个套接字上的I / O行为加以控制。其中，套接字模式用于决定在随一个套接字调用时，那些Wi n s o c k函数的行为。而另一方面，套接字模型描述了一个应用程序如何对套接字上进行的I / O进行管理及处理。要注意的是，“套接字I / O模型”与“套接字模式”是无关的。套接字模型的出现，正是为了解决套接字模式存在的某些限制。

Wi n s o c k提供了两种套接字模式：锁定和非锁定。本章第一部分将详细介绍这两种模式，并阐释一个应用程序如何通过它们管理I / O。如大家在本章的后面部分所见，Wi n s o c k提供了一些有趣的I / O模型，有助于应用程序通过一种“异步”方式，一次对一个或多个套接字上进行的通信加以管理。这些模型包括s e l e c t（选择）、W S A A s y n c S e l e c t（异步选择）、W S A E v e n t S e l e c t
（事件选择）、Overlapped I/O（重叠式I / O）以及Completion port（完成端口）等等。到本章结束时，我们打算对各种套接字模式以及I / O模型的优缺点进行总结。同时，帮助大家判断到底哪一种最适合自己应用程序的要求。
所有Wi n d o w s平台都支持套接字以锁定或非锁定方式工作。然而，并非每种平台都支持每一种I / O模型。如表8 - 1所示，在当前版本的Windows CE 中，仅提供了一个I / O模型。
Windows 98和Windows 95（取决于安装的是Winsock 1还是Winsock 2）则支持大多数I / O模型，唯一的例外便是I / O完成端口。而到了Windows NT和最新发布的Windows 2000中，每种I / O模型都是支持的。

8.1 套接字模式
就像我们前面提到的那样， Wi n d o w s套接字在两种模式下执行I / O操作：锁定和非锁定。
在锁定模式下，在I / O操作完成前，执行操作的Wi n s o c k函数（比如s e n d和r e c v）会一直等候下去，不会立即返回程序（将控制权交还给程序）。而在非锁定模式下， Wi n s o c k函数无论如何都会立即返回。在Windows CE和Windows 95（安装Winsock 1）平台上运行的应用程序仅支持极少的I / O模型，所以我们必须采取一些适当的步骤，让锁定和非锁定套接字能够满足各种场合的要求

8.1.1 锁定模式
对于处在锁定模式的套接字，我们必须多加留意，因为在一个锁定套接字上调用任何一个Winsock API函数，都会产生相同的后果—耗费或长或短的时间“等待”。大多数Wi n s o c k应用都是遵照一种“生产者－消费者”模型来编制的。在这种模型中，应用程序需要读取（或写入）指定数量的字节，然后以它为基础执行一些计算。程序清单8 - 1展示的代码片断便是一个典型的例子。

// 程序清单8-1 简单的锁定模式示例

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  ;    
    }
    
    
}
.

这段代码的问题在于，假如没有数据处于“待决”状态，那么r e c v函数可能永远都无法返回。这是由于从语句可以看出：只有从系统的输入缓冲区中读回点什么东西，才允许返回！有些程序员可能会在r e c v中使用M S G _ P E E K标志，或者调用i o c t l s o c k e（ t 设置F I O N R E A D选项），
在系统的缓冲区中，事先“偷看”是否存在足够的字节数量。然而，在不实际读入数据的前提下，仅仅“偷看”数据（如实际读入数据，便会将其从系统缓冲区中将其删除），可不是一件光彩的事情。我们认为，这是一种非常不好的编程习惯，应尽全力避免。在“偷看”的时候，对系统造成的开销是极大的，因为仅仅为了检查有多少个字节可用，便发出一个或者更多的系统调用。以后，理所当然地，还需要牵涉到进行实际r e c v调用，将数据从系统缓冲区内删除的开销。那么，如何避免这一情况呢？在此，我们的目标是防止由于数据的缺乏（这
可能是网络出了故障，也可能是客户机出了问题），造成应用程序完全陷于“凝固”状态，同时不必连续性地检视系统网络缓冲！为达此目的，一个办法是将应用程序划分为一个读线程，以及一个计算线程。两个线程都共享同一个数据缓冲区。对这个缓冲区的访问需要受到一定的限制，这是用一个同步对象来实现的，比如一个事件或者M u t e x（互斥体）。“读线程”的职责是从网络连续地读入数据，并将其置入共享缓冲区内。读线程将计算线程开始工作至少需
要的数据量拿到手后，便会触发一个事件，通知计算线程：你老兄可以开始干活了！随后，计算线程从缓冲区取走（删除）一个数据块，然后进行要求的计算。

在程序清单8 - 2中，我们分别提供了两个函数，采取的便是上述办法。在两个函数中，一个负责读取网络数据（ R e a d T h r e a d），另一个则负责对数据执行计算（ P r o c e s s T h r e a d）。

// 程序清单8-2 多线程的锁定套接字示例

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);
}