线程同步与异步套接字编程

线程同步与异步套接字编程

2009-12-26 21:44

1.用事件对象来实现线程同步 通过通知操作的方式来保持线程的同步，还可以方便实现对多个线程的优先级比较的操作   事件对象和互斥对象一样都属于内核对象，它包含一个使用计数，一个用于标识该事件是一个自动 重置还是一个人工重置的布尔值，和另一个用于指定该事件处于已通知状态还是未通知状态的布尔 值。由上面所述，可见事件对象可分为两种，一种是人工重置的，另一种是自动重置的。   当人工重置的事件得到通知时，等待该时间的所有线程均变为可调度线程，因为创建的人工重置对象 开始 时处于有信号状态，除非手动 ResetEvent为无信号状态（If TRUE, then you must use the ResetEvent function to manually reset the state to nonsignaled. ）而当一个自动事件得到通知时，等待该时间的所有线程 中只有一个线程变为可调度线程，因为当一个 线程申请到事件对象时，操作系统就会将它转换为无信号状 态   用人工重置的方法无法完成线程同步： 因为在申请事件对象的过程中Thread1和Thread2是按照时间片轮转执行的，他们都能申请到事件对 象， 其后的代码都得到保护，两个线程同时访问一个资源，因此运行结果是未知的，同步失败     下面是用自动重置的方法实现线程同步： #include<windows.h> #include<iostream.h>   DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter); DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID lpParameter);   HANDLE g_hEvent;   int tickets=100;   void main() { HANDLE hThread1; HANDLE hThread2;   hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);   CloseHandle(hThread1); CloseHandle(hThread2);   g_hEvent=CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,NULL);//创建自动重置事件对象 SetEvent(g_hEvent);//把它设置为有信号状态   Sleep(4000);   }   DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpParameter) {     while(TRUE) { WaitForSingleObject(g_hEvent,INFINITE);//申请事件对象，并将其设置为无信号状态 if(tickets>0) { Sleep(1); cout<<"thread1 sell ticket:"<<tickets--<<endl; } else break; SetEvent(g_hEvent);   } return 0; }   DWORD WINAPI Fun2Proc(LPVOID lpParameter) {     while(TRUE) { WaitForSingleObject(g_hEvent,INFINITE);//保护下面的代码 if(tickets>0) { Sleep(1); cout<<"thread2 sell ticket:"<<tickets--<<endl; } else break; SetEvent(g_hEvent);   } return 0; }   2.通过创建命名事件对象来实现只允许单个程序运行 g_hEvent=CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,"tickets"); if(g_hEvent) { if(ERROR_ALREADY_EXISTS==GetLastError()) { cout<<"only instance can run!"<<endl; return; } }   3.用临界区对象（关键代码段）实现线程同步 CRITICAL_SECTION g_cs;//创建临界区对象   InitializeCriticalSection(&g_cs);//初始化临界区对象     EnterCriticalSection(&g_cs);//获取临界区对象的所有权 。。。。。。。。。。//中间是被保护的代码 LeaveCriticalSection(&g_cs);//释放临界区对象的所有权       DeleteCriticalSection(&g_cs);//删除临界区度喜爱那个     4.线程死锁（线程同步过程中要避免的问题） 哲学家进餐的问题   线程1拥有了临界区对象A，等待临界区对象B的拥有权，线程2拥有了临界区对象B，等待临界区对象A的拥 有权， 就造成了死锁         5.互斥对象、事件对象与关键代码段的比较   互斥对象和事件对象属于内核对象，利用内核对象进行线程同步，速度较慢，但利用互斥对象和事件对象 这样的内 核对象，可以在多个进程中的各个线程间进行同步。     关键代码段是工作在用户方式下，同步速度较快，但在使用关键代码段时，很容易进入死锁状态，因为在 等待进入 关键代码段时无法设定超时值。     实现线程同步时首选临界对象法，如果程序中要用到多个临界对象，就必 须采用互斥对象和事件对象来避免死锁。     深入了解多线程编程和线程同步推荐《Windows核心编程》         6.基于消息的异步套接字   同步(Sync)指发送方发出数据后，等收到接收方发回的响应，才发下一个数据包的通信方式， 异步(Async)方式指的是发送方不等接收方响应，便接着发下个数据包的通信方式。     阻塞套接字模式是指执行此套接字的网络调用时，直到成功才返回，否则一直阻塞在此网络调用上，比如调用 recv()函数读取网络缓冲区中的数据，如果没有数据到达，将一直挂在recv()这个函数调用上，直到读到一些数据， 此函数调用才返回。 非阻塞套接字模式是指执行此套接字的网络调用时，不管是否执行成功，都立即返回。比如调用recv()函数读 取网络缓冲区中数据，不管是否读到数据都立即返回，而不会一直挂在此函数调用上。   在实际Windows网络通信软件开发中，异步非阻塞套接字是用的最多的。平常所说的 C/S（客户端/服务器）结构的软件就是异步非阻塞模式的。     同步跟异步模式作用在客户端（发送请求消息一方），阻塞跟非阻塞模式作用在服务端 （处理接收消息的一端）。异步非阻塞模式就是客户端可以不停发送请求，服务端可以 边干自己的事边响应发过来的请求，客户端不必因为服务端没有回应而停止工作，服务 端也不会因为没有收到请求而一直阻塞。这种模式的完成主要依靠WSAAsyncSelect()提 供的消息机制下的网络事件选择来实现的，当使用它登记的网络事件发生时（比如客户 端向服务端发送了一条请求消息），Windows应用程序相应的窗口函数将收到一个消息 （消息中指示了发生的网络事件，以及与事件相关的一些信息），然后依据消息内容对 客户端进行响应。在这个过程中，服务端程序对客户端的响应变为基于消息的模式，而 不是基于过程，这样就避免了服务器端的阻塞。（上一节编写的网络聊天程序是在阻塞 模式下运行的，之所以没有发生阻塞，是因为应用程序采用了多线程技术，将接收信息 这个任务交给另外一个线程来完成，从而避免了主线程的阻塞）       当使用socket()或WSASocket()函数创建套接字时，默认都是阻塞的，而WSAAsyncSelect()会 将套接字设置为非阻塞模式。         7.用异步套接字实现网络聊天程序 BOOL CChatDlg::OnInitDialog() { InitSocket(); }   BOOL CChatDlg::InitSocket() { m_socket=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0,0); if(INVALID_SOCKET==m_socket) { MessageBox("创建套接字失败！"); return FALSE; } SOCKADDR_IN addrSock; addrSock.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY); addrSock.sin_family=AF_INET; addrSock.sin_port=htons(6000); if(SOCKET_ERROR==bind(m_socket,(SOCKADDR*)&addrSock,sizeof(SOCKADDR))) { MessageBox("绑定失败！"); return FALSE; } if(SOCKET_ERROR==WSAAsyncSelect(m_socket,m_hWnd,UM_SOCK,FD_READ)) { MessageBox("注册网络读取事件失败！"); return FALSE; }   return TRUE; }       void CChatDlg::OnSock(WPARAM wParam,LPARAM lParam) { switch(LOWORD(lParam)) { case FD_READ: WSABUF wsabuf; wsabuf.buf=new char[200]; wsabuf.len=200; DWORD dwRead; DWORD dwFlag=0; SOCKADDR_IN addrFrom; int len=sizeof(SOCKADDR); CString str; CString strTemp; HOSTENT *pHost; if(SOCKET_ERROR==WSARecvFrom(m_socket,&wsabuf,1,&dwRead,&dwFlag, (SOCKADDR*)&addrFrom,&len,NULL,NULL)) { MessageBox("接收数据失败！"); return; } pHost=gethostbyaddr((char*)&addrFrom.sin_addr.S_un.S_addr,4,AF_INET); //str.Format("%s说 :%s",inet_ntoa(addrFrom.sin_addr),wsabuf.buf); str.Format("%s说 :%s",pHost->h_name,wsabuf.buf); str+="/r/n"; GetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,strTemp); str+=strTemp; SetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,str); break; } }   void CChatDlg::OnBtnSend() { // TODO: Add your control notification handler code here DWORD dwIP; CString strSend; WSABUF wsabuf; DWORD dwSend; int len; CString strHostName; SOCKADDR_IN addrTo; HOSTENT* pHost; if(GetDlgItemText(IDC_EDIT_HOSTNAME,strHostName),strHostName=="") { ((CIPAddressCtrl*)GetDlgItem(IDC_IPADDRESS1))->GetAddress(dwIP); addrTo.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(dwIP); } else { pHost=gethostbyname(strHostName); addrTo.sin_addr.S_un.S_addr=*((DWORD*)pHost->h_addr_list[0]); }   addrTo.sin_family=AF_INET; addrTo.sin_port=htons(6000);   GetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,strSend); len=strSend.GetLength(); wsabuf.buf=strSend.GetBuffer(len); wsabuf.len=len+1;   SetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,"");   if(SOCKET_ERROR==WSASendTo(m_socket,&wsabuf,1,&dwSend,0, (SOCKADDR*)&addrTo,sizeof(SOCKADDR),NULL,NULL)) { MessageBox("发送数据失败！"); return; }   }       8.Windows下编写高性能网络程序要注意的几点： Windows程序都是基于消息的，采用基于消息的异步选择机制可以增加网络程序的效率，Windows平 台下要想编写高性能应用程序除了解网络之外，还必须了解程序在Windows下的工作原理。调用网络 函数时要对返回值进行判断，编写网络程序时要仔细，多做实验多调试，只有这样才能编写出高性能 的网络程序。