在网络通讯的编程中我们经常使用到Socket, 这种情况下我们往往需要长期的监听某个端口, 以获得相应的Socket, 然后再利用它进行相关操作. 但是这样的话, 主线程就会被阻塞.无法对其他时间做出相应. 其实在.Net的Socket类中提供了对异步操作的支持. 下面将介绍其基本原理, 以及利用它做的一个P2P的实现.
背景知识:
你需要了解有关Socket的基本知识, 以及Delegate的异步调用操作.
在这个例子中, 我们实现了一个利用非阻塞(non-blocking)的Socket进行局域网通讯的P2P应用. 每个客户拥有一个Grid(类似于一个二维数组), 当它启动Grid设置服务的时候,一旦别的客户与它相连就可以查询并修改某个网格中的数值.(比如查询 grid[1][2]的值).
运行步骤:
1. 启动服务 在某个客户端输入 start 400 (400是端口号, 你可以任意指定)
2. 连接其他Peer 在另一个客户端中输入 connect 202.119.9.12 400 (202.119.9.12 400是某个开启服务的客户端的IP地址)
3. 输入 get 1 1 表示你想获得grid[1][1]这个网格中的数值. 默认情况下得到0
4. 输入 set 1 1 5 表示你想设置grid[1][1]这个网格中的数值为5 .
5. 再次输入 get 1 1 查询到结果为已修改的5
6. 输入shutdown 关闭与刚才与当前的Peer的连接. 你可以再次连接别的Peer
运行示意图.
在通常的应用中Server往往需要长期处于监听状态, 以等待Client的连接. 下面是一个典型的应用.









































看到那个do {} while( true )了吗?
只要if( listener.Pending() )的条件不被满足,这个过程中,主线程就处于被阻塞的状态, 当然很不利于与用户的交互(还以为死机了呢).
于是就希望有一种非阻塞的机制来实现网络间的通讯. 如果你熟悉java的话, 你可能用过java1.4中的nio (new io). 其中的select机制就是用于解决此问题的. 其实在.net中也有类似于它的一个机制, 而且通过事件触发的异步操作, 使得它更方便被使用, 也更容易被理解.
首先来看看服务器是如何监听客户端的连接的.








注意最后一行代码, BeginAccept 为以后client真正接入的时候设置好了回调函数, 也就是说一旦server发现有client连接它, server端的 OnConnectRequest方法就将被调用.
那么OnConnectRequest方法中又将做一些什么事呢?
















这里利用连接获得的socket, 向client发回了连接成功的信息.
随后又跳回了BeginAccept的状态, 继续监听, 也就是允许有多用户连接.
再来看看连接的那方.



































BeginConnect为连接成功设置了回调方法OnConnect, 一旦与服务器连接成功就会执行该方法. 来看看OnConnect具体做了什么






































它在检测确实连接成功后, 又使用BeginReceive注册了接受数据的回调函数.












































它在检测确实连接成功后又使用注册了接受数据的回调函数
我们可以发现在整个过程中就是通过事件的不断触发, 然后在预先设置好的回调函数中做相应的处理工作,比如发送接受数据.下面这幅图将让你对这个事件触发的过程有一个形象的认识.
配合附带的源代码, 相信可以让你对此过程有更加深入的了解.
至于本文有关P2P的示例, 其实还很不完善. 只是为每个Peer同时提供了充当服务器和客户端的功能. 当然在这个基础上你可以很方便的做出你想要的效果.
http://www.cnblogs.com/idior/articles/147648.html
1.closesocket(一般不会立即关闭而经历TIME_WAIT的过程)后想继续重用该socket:
BOOL bReuseaddr=TRUE;
setsockopt(s,SOL_SOCKET ,SO_REUSEADDR,(const char*)&bReuseaddr,sizeof(BOOL));
2. 如果要已经处于连接状态的soket在调用closesocket后强制关闭,不经历
TIME_WAIT的过程:
BOOL bDontLinger = FALSE;
setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_DONTLINGER,(const char*)&bDontLinger,sizeof(BOOL));//快速关闭
3.在send(),recv()过程中有时由于网络状况等原因,发收不能预期进行,而设置收发时限:
int nNetTimeout=1000;//1秒
//发送时限
setsockopt(socket,SOL_S0CKET,SO_SNDTIMEO,(char *)&nNetTimeout,sizeof(int));
//接收时限
setsockopt(socket,SOL_S0CKET,SO_RCVTIMEO,(char *)&nNetTimeout,sizeof(int));
4.在send()的时候,返回的是实际发送出去的字节(同步)或发送到socket缓冲区的字节
(异步);系统默认的状态发送和接收一次为8688字节(约为8.5K);在实际的过程中发送数据
和接收数据量比较大,可以设置socket缓冲区,而避免了send(),recv()不断的循环收发:
// 接收缓冲区
int nRecvBuf=32*1024;//设置为32K
setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,(const char*)&nRecvBuf,sizeof(int));
//发送缓冲区
int nSendBuf=32*1024;//设置为32K
setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(const char*)&nSendBuf,sizeof(int));
5. 如果在发送数据的时,希望不经历由系统缓冲区到socket缓冲区的拷贝而影响
程序的性能:
int nZero=0;
setsockopt(socket,SOL_S0CKET,SO_SNDBUF,(char *)&nZero,sizeof(nZero));
6.同上在recv()完成上述功能(默认情况是将socket缓冲区的内容拷贝到系统缓冲区):
int nZero=0;
setsockopt(socket,SOL_S0CKET,SO_RCVBUF,(char *)&nZero,sizeof(int));
7.一般在发送UDP数据报的时候,希望该socket发送的数据具有广播特性:
BOOL bBroadcast=TRUE;
setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(const char*)&bBroadcast,sizeof(BOOL));
8.在client连接服务器过程中,如果处于非阻塞模式下的socket在connect()的过程中可
以设置connect()延时,直到accpet()被呼叫(本函数设置只有在非阻塞的过程中有显著的
作用,在阻塞的函数调用中作用不大)
BOOL bConditionalAccept=TRUE;
setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_CONDITIONAL_ACCEPT,(const char*)&bConditionalAccept,sizeof(BOOL));
9.如果在发送数据的过程中(send()没有完成,还有数据没发送)而调用了closesocket(),以前我们
一般采取的措施是"从容关闭"shutdown(s,SD_BOTH),但是数据是肯定丢失了,如何设置让程序满足具体
应用的要求(即让没发完的数据发送出去后在关闭socket)?
struct linger {
u_short l_onoff;
u_short l_linger;
};
linger m_sLinger;
m_sLinger.l_onoff=1;//(在closesocket()调用,但是还有数据没发送完毕的时候容许逗留)
// 如果m_sLinger.l_onoff=0;则功能和2.)作用相同;
m_sLinger.l_linger=5;//(容许逗留的时间为5秒)
setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_LINGER,(const char*)&m_sLinger,sizeof(linger));
/
设置套接口的选项。
#include <winsock.h>
int PASCAL FAR setsockopt( SOCKET s, int level, int optname,
const char FAR* optval, int optlen);
s:标识一个套接口的描述字。
level:选项定义的层次;目前仅支持SOL_SOCKET和IPPROTO_TCP层次。
optname:需设置的选项。
optval:指针,指向存放选项值的缓冲区。
optlen:optval缓冲区的长度。
注释:
setsockopt()函数用于任意类型、任意状态套接口的设置选项值。尽管在不同协议层上存在选项,但本函数仅定义了最高的“套接口”层次上的选项。选项影响套接口的操作,诸如加急数据是否在普通数据流中接收,广播数据是否可以从套接口发送等等。
有两种套接口的选项:一种是布尔型选项,允许或禁止一种特性;另一种是整形或结构选项。允许一个布尔型选项,则将optval指向非零整形数;禁止一个选项optval指向一个等于零的整形数。对于布尔型选项,optlen应等于sizeof(int);对其他选项,optval指向包含所需选项的整形数或结构,而optlen则为整形数或结构的长度。SO_LINGER选项用于控制下述情况的行动:套接口上有排队的待发送数据,且closesocket()调用已执行。参见closesocket()函数中关于SO_LINGER选项对closesocket()语义的影响。应用程序通过创建一个linger结构来设置相应的操作特性:
struct linger {
int l_onoff;
int l_linger;
};
为了允许SO_LINGER,应用程序应将l_onoff设为非零,将l_linger设为零或需要的超时值(以秒为单位),然后调用setsockopt()。为了允许SO_DONTLINGER(亦即禁止SO_LINGER),l_onoff应设为零,然后调用setsockopt()。
缺省条件下,一个套接口不能与一个已在使用中的本地地址捆绑(参见bind())。但有时会需要“重用”地址。因为每一个连接都由本地地址和远端地址的组合唯一确定,所以只要远端地址不同,两个套接口与一个地址捆绑并无大碍。为了通知WINDOWS套接口实现不要因为一个地址已被一个套接口使用就不让它与另一个套接口捆绑,应用程序可在bind()调用前先设置SO_REUSEADDR选项。请注意仅在bind()调用时该选项才被解释;故此无需(但也无害)将一个不会共用地址的套接口设置该选项,或者在bind()对这个或其他套接口无影响情况下设置或清除这一选项。
一个应用程序可以通过打开SO_KEEPALIVE选项,使得WINDOWS套接口实现在TCP连接情况下允许使用“保持活动”包。一个WINDOWS套接口实现并不是必需支持“保持活动”,但是如果支持的话,具体的语义将与实现有关,应遵守RFC1122“Internet主机要求-通讯层”中第4.2.3.6节的规范。如果有关连接由于“保持活动”而失效,则进行中的任何对该套接口的调用都将以WSAENETRESET错误返回,后续的任何调用将以WSAENOTCONN错误返回。
TCP_NODELAY选项禁止Nagle算法。Nagle算法通过将未确认的数据存入缓冲区直到蓄足一个包一起发送的方法,来减少主机发送的零碎小数据包的数目。但对于某些应用来说,这种算法将降低系统性能。所以TCP_NODELAY可用来将此算法关闭。应用程序编写者只有在确切了解它的效果并确实需要的情况下,才设置TCP_NODELAY选项,因为设置后对网络性能有明显的负面影响。TCP_NODELAY是唯一使用IPPROTO_TCP层的选项,其他所有选项都使用SOL_SOCKET层。
如果设置了SO_DEBUG选项,WINDOWS套接口供应商被鼓励(但不是必需)提供输出相应的调试信息。但产生调试信息的机制以及调试信息的形式已超出本规范的讨论范围。
setsockopt()支持下列选项。其中“类型”表明optval所指数据的类型。
选项 类型 意义
SO_BROADCAST BOOL 允许套接口传送广播信息。
SO_DEBUG BOOL 记录调试信息。
SO_DONTLINER BOOL 不要因为数据未发送就阻塞关闭操作。设置本选项相当于将SO_LINGER的l_onoff元素置为零。
SO_DONTROUTE BOOL 禁止选径;直接传送。
SO_KEEPALIVE BOOL 发送“保持活动”包。
SO_LINGER struct linger FAR* 如关闭时有未发送数据,则逗留。
SO_OOBINLINE BOOL 在常规数据流中接收带外数据。
SO_RCVBUF int 为接收确定缓冲区大小。
SO_REUSEADDR BOOL 允许套接口和一个已在使用中的地址捆绑(参见bind())。
SO_SNDBUF int 指定发送缓冲区大小。
TCP_NODELAY BOOL 禁止发送合并的Nagle算法。
setsockopt()不支持的BSD选项有:
选项名 类型 意义
SO_ACCEPTCONN BOOL 套接口在监听。
SO_ERROR int 获取错误状态并清除。
SO_RCVLOWAT int 接收低级水印。
SO_RCVTIMEO int 接收超时。
SO_SNDLOWAT int 发送低级水印。
SO_SNDTIMEO int 发送超时。
SO_TYPE int 套接口类型。
IP_OPTIONS 在IP头中设置选项。
返回值:
若无错误发生,setsockopt()返回0。否则的话,返回SOCKET_ERROR错误,应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。
错误代码:
WSANOTINITIALISED:在使用此API之前应首先成功地调用WSAStartup()。
WSAENETDOWN:WINDOWS套接口实现检测到网络子系统失效。
WSAEFAULT:optval不是进程地址空间中的一个有效部分。
WSAEINPROGRESS:一个阻塞的WINDOWS套接口调用正在运行中。
WSAEINVAL:level值非法,或optval中的信息非法。
WSAENETRESET:当SO_KEEPALIVE设置后连接超时。
WSAENOPROTOOPT:未知或不支持选项。其中,SOCK_STREAM类型的套接口不支持SO_BROADCAST选项,SOCK_DGRAM类型的套接口不支持SO_DONTLINGER 、SO_KEEPALIVE、SO_LINGER和SO_OOBINLINE选项。
WSAENOTCONN:当设置SO_KEEPALIVE后连接被复位。
WSAENOTSOCK:描述字不是一个套接口。
参见:
bind(), getsockopt(), ioctlsocket(), socket(), WSAAsyncSelect().
长短连接
在长连接应用中,连接可能因为各种原因中断,所以你需要自动重连。你需要根据CAsyncSocket的成员变
量m_hSocket来判断当前连接状态:if(m_hSocket==INVALID_SOCKET)。当然,很奇怪的是,即使连接已经
中断,OnClose也已经被触发,你还是需要在OnClose中主动调用Close,否则m_hSocket并不会被自动赋值
为INVALID_SOCKET。
在很多长连接应用中,除建立连接以外,还需要先Login,然后才能进行业务处理,连接并Login是一个步
骤依赖性过程,用异步方式处理反而会很麻烦,而CAsyncSocket是支持切换为同步模式的,你应该掌握在
适当的时候切换同异步模式的方法:
DWORD dw;
//切换为同步模式
dw=0;
IOCtl(FIONBIO,&dw);
...
//切换回异步模式
dw=1;
IOCtl(FIONBIO,&dw);
//切换为同步模式
dw=0;
IOCtl(FIONBIO,&dw);
//同步转化为异步
u_long argp = 1;
ioctlsocket(Rsocket, FIONBIO, &argp);
//为应用程序的主对话框或主窗口的句柄 WSAAsyncSelect使用socket与窗口句柄捆绑再触发的一自定义的消息NETWORK_EVENT 并在消息里面处理相应的东西
if(WSAAsyncSelect(ServerSock, m_hWnd, NETWORK_EVENT, FD_ACCEPT | FD_CLOS
E | FD_READ | FD_WRITE) == SOCKET_ERROR)
{
MessageBox("注册网络异步事件失败!");
WSACleanup();
return FALSE;
}
listen(ServerSock, 5); file://设置侦听模式
return TRUE;
}
下面定义网络异步事件的回调函数
void CSocketSeverDlg::OnNetEvent(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
//调用Winsock API函数,得到网络事件类型
int iEvent = WSAGETSELECTEVENT(lParam);
//调用Winsock API函数,得到发生此事件的客户端套接字
SOCKET CurSock= (SOCKET)wParam;
switch(iEvent)
{
case FD_ACCEPT: //客户端连接请求事件
OnAccept(CurSock);
break;
case FD_CLOSE: //客户端断开事件:
OnClose(CurSock);
break;
case FD_READ: //网络数据包到达事件
OnReceive(CurSock);
break;
case FD_WRITE: //发送网络数据事件
OnSend(CurSock);
break;
default: break;
}
}
2、用于多线程的时候
常看到人说CSocket在子线程中不能用,其实不然。实际情况是:
直接使用CSocket动态创建的对象,将其指针作为参数传递给子线程,则子线程中进行收发等各种操作都
没问题。但如果是使用CSocket派生类创建的对象,就要看你重载了哪些方法,假如你仅重载了OnClose,
则子线程中你也可以正常收发,但不能Close!
因为CSocket是用内部循环做到同步的,并不依赖各OnXxx,它不需要与CSocketWnd交互。但当你派生并重
载OnXxx后,它为了提供消息机制就必须与CSocketWnd交互。当你调用AfxSocketInit时,你的主线程会获
得一个访问CSocketWnd的句柄,对CSocketWnd的访问是MFC自动帮你完成的,是被隐藏的。而你自己创建
的子线程并不自动具备访问CSocketWnd的机制,所以子线程中需要访问CSocketWnd的操作都会失败。
常看到的解决办法是给子线程传递SOCKET句柄而不是CSocket对象指针,然后在子线程中创建CSocket临时
对象并Attach传入的句柄,用完后再Dettach并delete临时对象。俺没有这么干过,估计是因为Attach方法
含有获取CSocketWnd句柄的内置功能。
俺的解决方案还是使用自定义消息,比如俺不能在子线程中Close,那么,俺可以给主线程发送一条消息,
让主线程的消息处理函数来完成Close,也很方便。
CSocket一般配合多线程使用,只要你想收发数据,你就可以创建一个CSocket对象,并创建一个子线程来
进行收发。所以被阻塞的只是子线程,而主线程总是可以随时创建子线程去帮它干活。由于可能同时有很
多个CSocket对象在工作,所以你一般还要创建一个列表来储存这些CSocket对象的标识,这样你可能通过
在列表中检索标识来区分各个CSocket对象,当然,由于内存地址的唯一性,对象指针本身就可以作为标识。
相对CAsyncSocket而言,CSocket的运作流程更直观也更简单,至于CSocketFile、CArchive之类的,似乎
也不需要多说什么,就这样结束