深入 CSocket 编程之阻塞和非阻塞模式

阅读本文请先注意 :

＆#8226; 这里的阻塞和非阻塞的概念仅适用于 server 端 socket 程序。

＆#8226; socket 意为套接字，它与 socket 不同，请注意首字母的大小写。

说明：客户端与***的通信简单来讲：*** socket 负责监听，应答，接收和发送消息，而客户端 socket 只是连接，应答，接收，发送消息。此外，如果你对于采用 csocket 类编写 client/server 网络程序的原理不是很了解，请先查询一下（ 详见：参考书籍和在线帮助 ）。

在此之前，有必要先讲述一下： 网络传输服务提供者， ws2_32.dll ， socket 事件 和 socket window 。

1. 网络传输服务提供者（网络传输服务进程）， socket 事件， socket window

网络传输服务提供者 （ transport service provider ）是以 dll 的形式存在的，在 windows 操作系统启动时由服务进程 svchost.exe 加载。当 socket 被创建时，调用 api 函数 socket （在 ws2_32.dll 中）， socket 函数会传递三个参数 : 地址族，套接字类型 ( 注 2 ) 和协议，这三个参数决定了是由哪一个类型的 网络传输服务提供者 来启动网络传输服务功能。所有的网络通信正是由网络传输服务提供者完成
, 这里将 网络传输服务提供者 称为 网络传输服务进程 更有助于理解，因为前文已提到 网络传输服务提供者 是由 svchost.exe 服务进程所加载的。

下图描述了网络应用程序、 csocket （ wsock32.dll ）、 socket api(ws2_32.dll) 和 网络传输服务进程 之间的接口层次关系：

当 client 端 socket 与 server 端 socket 相互通信时，两端均会触发 socket 事件 :

这里仅简要说明两个 socket 事件 ：

fd_connect: 连接事件 , 通常 client 端 socket 调用 socket api 函数 connect 时所触发，这个事件发生在 client 端。

fd_accept ：正在引入的连接事件，通常 server 端 socket 正在接收来自 client 端 socket 连接时触发，这个事件发生在 server 端。

网络传输服务进程 将 socket 事件 保存至 socket 的事件队列中。

此外， 网络传输服务进程 还会向 socket window 发送消息 wm_socket_notify , 通知有 socket 事件 产生，见下文对 socket window 的详细说明：

调用 csocket::create 函数后， socket 被创建。 socket 创建过程中调用 casyncsocket::attachhandle(socket hsocket, casyncsocket* psocket, bool bdead) 。该函数的作用是：

a. 将 socket 实例句柄和 socket 指针添加至 当前模块状态 （ 注 1 ）的一个映射表变量 m_pmapsockethandle 中。

b. 在 attachhandle 过程中，会 new 一个 csocketwnd 实例 ( 基于 cwnd 派生 ) ，这里将这个实例称之为 socket window ，进一步理解为它是存放所有 sockets 的消息池 （ window 消息），请仔细查看，这里 socket 后多加了一个 s ，表示创建的多个 socket 将共享一个 消息池 。

c. 当 client 端 socket 与 server 端相互通信时 , 此时 网络传输服务进程 向 socket window 发送消息 wm_socket_notify ，需要说明的是 csocketwnd 窗口句柄保存在 当前模块状态 的 m_hsocketwindow 变量中。

 

2. 阻塞模式

阻塞模式下 server 端与 client 端之间的通信处于同步状态下。

在 server 端直接实例化 csocket 类，调用 create 方法创建 socket ，然后调用方法 listen 开始侦听，最后用一个 while 循环阻塞调用 accept 函数用于等待来自 client 端的连接，如果这个 socket 在主线程（主程序）中运行，这将导致主线程的阻塞。因此，需要创建一个新的线程以运行 socket 服务。

调试跟踪至 csocket::accept 函数源码： 

while(!accept(...)) 

{ 

if (getlasterror() == wsaewouldblock) // the socket is marked as nonblocking and no connections are present to be accepted. 

pumpmessage(fd_accept); 

else 

return false; 

}

它不断调用 casyncsocket::accept （ csocket 派生自 casyncsocket 类）判断 server 端 socket 的事件队列中是否存在正在引入的连接事件 - fd_accept （见 1 ），换句话说，就是判断是否有来自 client 端 socket 的连接请求。

如果当前 server 端 socket 的事件队列中存在正在引入的连接事件， accept 返回一个非 0 值。否则， accept 返回 0 ，此时调用 getlasterror 将返回错误代码 wsaewouldblock ，表示队列中无任何连接请求。

注意到在循环体内有一句代码：

pumpmessage(fd_accept);

pumpmessage 作为一个消息泵使得 socket window 中的消息能够维持在活动状态。

实际跟踪进入 pumpmessage 中，发现这个消息泵与 accept 函数的调用并不相关，它只是使很少的 socket window 消息（典型的是 wm_paint 窗口重绘消息）处于活动状态，而绝大部分的 socket window 消息被阻塞，被阻塞的消息中含有 wm_socket_notify 。

很显然，如果没有来自 client 端 socket 的连接请求， csocket 就会不断调用 accept 产生循环阻塞，直到有来自 client 端 socket 的连接请求而解除阻塞。

阻塞解除后，表示 server 端 socket 和 client 端 socket 已成功连接， server 端与 client 端彼此相互调用 send 和 receive 方法开始通信。

3. 非阻塞模式

在非阻塞模式下 利用 socket 事件 的消息机制， server 端与 client 端之间的通信处于异步状态下。

通常需要从 csocket 类派生一个新类，派生新类的目的是重载 socket 事件 的消息函数，然后在 socket 事件 的消息函数中添入合适的代码以完成 client 端与 server 端之间的通信，与阻塞模式相比，非阻塞模式无需创建一个新线程。

这里将讨论当 server 端 socket 事件 － fd_accept 被触发后，该事件的处理函数 _disibledevent="#ffa500">本文的结束：

server 端 socket 处于阻塞调用模式下，它必须在一个新创建的线程中工作，防止主线程被阻塞。

当有多个 client 端 socket 与 server 端 socket 连接及通信时， server 端采用阻塞模式就显得不适合了，应该采用非阻塞模式 , 利用 socket 事件 的消息机制来接受多个 client 端 socket 的连接请求并进行通信。

在非阻塞模式下，利用 csocketwnd 作为所有 sockets 的消息池，是实现 socket 事件 的消息机制的关键技术。 

 

文中存在用词不妥和可能存在的技术问题，请大家原谅，也请批评指正，谢谢！ 
注：

1. 当前模块状态

用于保存当前线程和模块状态的一个结构，可以通过 afxgetthreadmodule() 获得。 afx_module_thread_state 在 csocket 重新定义为 _afx_sock_thread_state 。

2. socket 类型

在 tcp/ip 协议中， client/server 网络程序采用 tcp 协议：即 socket 类型为 sock_stream ，它是可靠的连接方式。在这里不采用 udp 协议：即 socket 类型为 sock_dgram ，它是不可靠的连接方式。

 

源代码参考：

1 ． 采用 csocket 类编写的基于 client/server 的网络文件传输程序，它是基于阻塞模式的 client/server 端网络程序典型示例。

2 ． 采用 csocket 类编写的基于 client/server 的网络聊天程序，它是基于非阻塞模式的 client/server 端网络程序典型示例。