手把手教你玩轉SOCKET模型之重疊I/O篇（下）

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四。     實現重疊模型的步驟

作 了這麼多的準備工作，費了這麼多的筆墨，我們終於可以開始著手編碼了。其實慢慢的你就會明白，要想透析重疊結構的內部原理也許是要費點功夫，但是只是學會 如何來使用它，卻是真的不難，唯一需要理清思路的地方就是和大量的用戶端互動的情況下，我們得到事件通知以後，如何得知是哪一個重疊操作完成了，繼而知道 究竟該對哪一個通訊端進行處理，應該去哪個緩衝區中的取得資料，everything will be OK^_^。

下面我們配合代碼，來一步步的講解如何親手完成一個重疊模型。

【第一步】定義變數…………

#define DATA_BUFSIZE     4096          // 接收緩衝區大小

SOCKET         ListenSocket,             // 監聽通訊端

AcceptSocket;             // 與用戶端通訊的通訊端

WSAOVERLAPPED  AcceptOverlapped;     // 重疊結構一個

WSAEVENT  EventArray[WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS];  

// 用來通知重疊操作完成的事件控制代碼數組

WSABUF     DataBuf[DATA_BUFSIZE] ;      

DWORD     dwEventTotal = 0,            // 程式中事件的總數

             dwRecvBytes = 0,            // 接收到的字元長度

                   Flags = 0;                    // WSARecv的參數

 

【第二步】建立一個通訊端，開始在指定的連接埠上監聽串連請求

和其他的SOCKET初始化全無二致，直接照搬即可，在此也不多費唇舌了，需要注意的是為了一目瞭然，我去掉了錯誤處理，平常可不要這樣啊，儘管這裡出錯的幾率比較小。

WSADATA wsaData;

WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData);

ListenSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);  //建立TCP通訊端

SOCKADDR_IN ServerAddr;                           //分配連接埠及協議族並綁定

ServerAddr.sin_family=AF_INET;                                

ServerAddr.sin_addr.S_un.S_addr  =htonl(INADDR_ANY);          

ServerAddr.sin_port=htons(11111);

bind(ListenSocket,(LPSOCKADDR)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr)); // 綁定通訊端

listen(ListenSocket, 5);                                   //開始監聽

 

【第三步】接受一個入站的串連請求

  一個accept就完了，都是一樣一樣一樣一樣的啊~~~~~~~~~~

 至於AcceptEx的使用，在完成連接埠中我會講到，這裡就先不一次灌輸這麼多了，不消化啊^_^

 AcceptSocket = accept (ListenSocket, NULL,NULL) ; 

當然，這裡是我偷懶，如果想要獲得連入用戶端的資訊（記得論壇上也常有人問到），accept的後兩個參數就不要用NULL，而是這樣

SOCKADDR_IN ClientAddr;                   // 定義一個用戶端得地址結構作為參數

int addr_length=sizeof(ClientAddr);

AcceptSocket = accept(ListenSocket,(SOCKADDR*)&ClientAddr, &addr_length);

// 於是乎，我們就可以輕鬆得知連入用戶端的資訊了

LPCTSTR lpIP =  inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr);      // IP

UINT nPort = ClientAddr.sin_port;                      // Port

 

【第四步】建立並初始化重疊結構

為連入的這個通訊端建立立一個WSAOVERLAPPED重疊結構，並且象前面講到的那樣，為這個重疊結構從事件控制代碼數組裡挑出一個閒置物件控點“綁定”上去。

// 建立一個事件

// dwEventTotal可以暫時先作為Event數組的索引

EventArray[dwEventTotal] = WSACreateEvent();      

ZeroMemory(&AcceptOverlapped, sizeof(WSAOVERLAPPED));      // 置零

AcceptOverlapped.hEvent = EventArray[dwEventTotal];            // 關聯事件

char buffer[DATA_BUFSIZE];

ZeroMemory(buffer, DATA_BUFSIZE);

DataBuf.len = DATA_BUFSIZE;

DataBuf.buf = buffer;                          // 初始化一個WSABUF結構

dwEventTotal ++;                              // 總數加一

 

【第五步】以WSAOVERLAPPED結構為參數，在通訊端上投遞WSARecv請求

各個變數都已經初始化OK以後，我們就可以開始Socket操作了，然後讓WSAOVERLAPPED結構來替我們管理I/O 請求，我們只用等待事件的觸發就OK了。

if(WSARecv(AcceptSocket ,&DataBuf,1,&dwRecvBytes,&Flags,

                                        & AcceptOverlapped, NULL) == SOCKET_ERROR)

{ 

   // 返回WSA_IO_PENDING是正常情況，表示IO操作進行中，不能立即完成

   // 如果不是WSA_IO_PENDING錯誤，就大事不好了~~~~~~！！！

      if(WSAGetLastError() != WSA_IO_PENDING)    

      {

                 // 那就只能關閉大吉了

                         closesocket(AcceptSocket);

                         WSACloseEvent(EventArray[dwEventTotal]);

         }

}

 

【第六步】 用WSAWaitForMultipleEvents函數等待重疊操作返回的結果

  我們前面已經給WSARecv關聯的重疊結構賦了一個事件物件控點，所以我們這裡要等待事件對象的觸發與之配合，而且需要根據WSAWaitForMultipleEvents函數的傳回值來確定究竟事件數目組中的哪一個事件被觸發了，這個函數的用法及傳回值請參考前面的基礎知識部分。

DWORD dwIndex;

// 等候重疊I/O調用結束

// 因為我們把事件和Overlapped綁定在一起，重疊操作完成後我們會接到事件通知

dwIndex = WSAWaitForMultipleEvents(dwEventTotal, 

EventArray ,FALSE ,WSA_INFINITE,FALSE);

// 注意這裡返回的Index並非是事件在數組裡的Index，而是需要減去WSA_WAIT_EVENT_0

dwIndex = dwIndex – WSA_WAIT_EVENT_0;

 

【第七步】使用WSAResetEvent函數重設當前這個用完的事件對象

事件已經被觸發了之後，它對於我們來說已經沒有利用價值了，所以要將它重設一下留待下一次使用，很簡單，就一步，連傳回值都不用考慮

WSAResetEvent(EventArray[dwIndex]);

 

【第八步】使用WSAGetOverlappedResult函數取得重疊調用的返回狀態

  這是我們最關心的事情，費了那麼大勁投遞的這個重疊操作究竟是個什麼結果呢？其實對於本模型來說，唯一需要檢查一下的就是對方的Socket串連是否已經關閉了

DWORD dwBytesTransferred;

WSAGetOverlappedResult( AcceptSocket, AcceptOverlapped ,

&dwBytesTransferred, FALSE, &Flags);

// 先檢查通訊對方是否已經關閉串連

// 如果==0則表示串連已經，則關閉通訊端

if(dwBytesTransferred == 0)

{

         closesocket(AcceptSocket);

      WSACloseEvent(EventArray[dwIndex]);    // 關閉事件

         return;

}

 

【第九步】“享受”接收到的資料

如果程式執行到了這裡，那麼就說明一切正常，WSABUF結構裡面就存有我們WSARecv來的資料了，終於到了盡情享用成果的時候了！喝杯茶，休息一下吧~~~^_^

DataBuf.buf就是一個char*字串指標，聽憑你的處理吧，我就不多說了

 

【第十步】同第五步一樣，在通訊端上繼續投遞WSARecv請求，重複步驟 6 ~ 9

 這樣一路作下來，我們終於可以從用戶端接收到資料了，但是回想起來，呀~~~~~，這樣豈不是只能收到一次資料，然後程式不就Over了？…….-_-b  所以我們接下來不得不重複一遍第四步和第五步的工作，再次在這個通訊端上投遞另一個WSARecv請求，並且使整個過程迴圈起來，are u clear？？

     大家可以參考My Code，在這裡就先不寫了，因為各位都一定比我smart，領悟了關鍵所在以後，稍作思考就可以靈活變通了。

 

 

五。         多用戶端情況的注意事項

     完成了上面的迴圈以後，重疊模型就已經基本上搭建好了80%了，為什麼不是100%呢？因為仔細一回想起來，呀~~~~~~~，這樣豈不是只能串連一個用戶端？？是的，如果只處理一個用戶端，那重疊模型就半點鐘優勢也沒有了，我們正是要使用重疊模型來處理多個用戶端。

      所以我們不得不再對結構作一些改動。

1． 首先，肯定是需要一個SOCKET數組 ,分別用來和每一個SOCKET通訊

其次，因為重疊模型中每一個SOCKET操作都是要“綁定”一個重疊結構的，所以需要為每一個SOCKET操作搭配一個WSAOVERLAPPED結構，但是這樣說並不嚴格，因為如果每一個SOCKET同時只有一個操作，比如WSARecv，那麼一個SOCKET就可以對應一個WSAOVERLAPPED結構，但是如果一個SOCKET上會有WSARecv 和WSASend兩個操作，那麼一個SOCKET肯定就要對應兩個WSAOVERLAPPED結構，所以有多少個SOCKET操作就會有多少個WSAOVERLAPPED結構。

然後，同樣是為每一個WSAOVERLAPPED結構都要搭配一個WSAEVENT事件，所以說有多少個SOCKET操作就應該有多少個WSAOVERLAPPED結構，有多少個WSAOVERLAPPED結構就應該有多少個WSAEVENT事件，最好把SOCKET – WSAOVERLAPPED – WSAEVENT三者的關聯起來，到了關鍵時刻才會臨危不亂：）

 

2． 不得不分作兩個線程：

一個用來迴圈監聽連接埠，接收請求的串連，然後給在這個通訊端上配合一個WSAOVERLAPPED結構投遞第一個WSARecv請求，然後進入第二個線程中等待操作完成。

第二個線程用來不停的對WSAEVENT數組WSAWaitForMultipleEvents，等待任何一個重疊操作的完成，然後根據返回的索引值進行處理，處理完畢以後再繼續投遞另一個WSARecv請求。

這裡需要注意一點的是，前面我是把WSAWaitForMultipleEvents函數的參數設定為WSA_

INFINITE的，但是在多用戶端的時候這樣就不OK了，需要設定一個逾時時間，如果等待逾時了再重新WSAWaitForMultipleEvents，因為WSAWaitForMultipleEvents函數在沒有觸發的時候是阻塞在那裡的，我們可以設想一下，這時如果監聽線程忠接入了新的串連，自然也會為這個串連增加一個Event，但是WSAWaitForMultipleEvents還是阻塞在那裡就不會處理這個新串連的Event了。也不知道說明白了沒有。。。。。。-_-b 可能在這裡你也體會不到，真正編碼的時候就會明白了。

 

其他還有不明白的地方可以參考My Code，代碼裡也有比較詳盡的注釋,  Enjoy~~~

不過可惜是為了照顧大多數人，使用的是MFC的代碼，顯得代碼有些雜亂。

 

六．    已知問題

    這個已知問題是說My Code中的已知問題，可不是重疊結構的已知問題：）

這個範例程式碼已經寫好了很久了，這兩天做最後測試的時候才發現竟然有兩個Bug，而且還不是每次都會出現，5555，我最近是實在沒有精力去改了，如果有心的朋友能修改掉這兩個Bug，那真是造福大家了，這篇文章都險些流產，我更沒有經曆去修改都快要淡忘了的代碼的Bug了，我寫在這裡提醒一下大家了，反正這個代碼也僅僅是拋磚引玉而已，而且我覺得比起代碼來還是文字比較珍貴^_^，因為重疊模型的代碼網上也還是有不少的。兩個Bug是這樣的：

1．  多個用戶端在連續退出的時候，有時會出現異常；

2．  有時多個用戶端的接收緩衝區竟然會重疊到一起，就是說A用戶端發送的資料後面會根有B用戶端上次發來的資料。。。。。-_-b

改進演算法：其實代碼中的演算法還有很多可以改進的地方，limin朋友就向我提及過幾個非常好的改進演算法，比如如何在socket數組中尋找閒置socket用來通訊，但是我並沒有加到這份代碼裡面來，因為本來重疊模型的代碼就比較雜，再加上這些東西恐怕反而會給初學者帶來困難。但是非常歡迎各位和我討論重疊模型的改進演算法以及我代碼中存在問題！^_^

 

就說這麼多吧，但願你能通過這篇文章熟練的玩轉重疊IO模型，就沒有枉費我這番功夫了。^_^

敬請期待本系列下一篇拙作《手把手教你玩轉SOCKET模型之完成常式篇》

                                              

               ------    Finished in DLUT | DIP

                                                                                     ------    2004-09-22