孙鑫VC视频教程笔记之第十六课(下)“异步套接字编程”

 

1.      异步套接字编程：

Windows套接字在两种模式下执行I/O操作，阻塞和非阻塞。在阻塞模式下，在I/O操作完成前，执行操作的Winsock函数会一直等待下去，不会立即返回程序(将控制权交还给程序)。而在非阻塞模式下，Winsock函数无论如何都会立即返回。采用异步套接字，可有效改善程序的运行性能。

Windows Sockets为了支持Windows消息驱动机制，使应用程序开发者能够方便地处理网络通信，它对网络事件采用了基于消息的异步存取策略。

Windows Sockets的异步选择函数WSAAsyncSelect()提供了消息机制的网络事件选择，当使用它登记的网络事件发生时，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。

      在上一章中编写的Chat程序中，因为接收程序放在了一个线程中，所以虽然它是阻塞的，也没有影响到主线程的运行性能。

 

2.      编写基于异步套接字的聊天室程序：

a.      因为MFC自带的AfxSocketInit函数初始化支持的是1.1版本的套接字，不适合异步套接字，我们需要调用的是Winsock2版本的套接字，那么加载套接字库的过程只能使用WSAStartup了。在CChatApp的InitInstance初始化函数中添加：

 

WORD wVersionRequested;

      WSADATA wsaData;

      int err;

     

      wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );

     

      err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

      if ( err != 0 ) {

           return;

      }

     

     

      if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||

        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {          

           WSACleanup( );

           return;

}

b.      在StdAfx.h里添加#include <winsock2.h>，在setting里添加ws2_32.lib库文件。

c.      给CChatApp类添加析构函数，在其中添加WSACleanup来终止对套接字库的使用。

d.      给CChatDlg类添加成员变量SOCKET m_socket，并在构造函数中初始化为0

e.      给CChatDlg类添加析构函数，添加:

if(m_socket) //判断socket是否有值

      closesocket(m_socket);

f.       创建初始化函数InitSocket()，代码如下：

说明：在Winsock2版本中提供的WSASocket这样一个扩展方法用于创建套接字，对应于socket方法；bind方法在winsock2中没有提供相应的扩展方法。然后调用WSAAsyncSelect方法请求一个windows基于消息的网络事件通知。

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(1234);

  

   int retVal;

   retVal=bind(m_socket,(SOCKADDR*)&addrSock,sizeof(SOCKADDR));

   if(SOCKET_ERROR==retVal)

   {

        MessageBox("套接字绑定失败！");

        return FALSE;

   }

说明：WSAAsyncSelect方法第二个参数表示网络事件发生时用来接收消息的窗口，第三个参数表示处理响应的消息，第四个参数表示网络事件类型，采用或操作。我们当前采用读这样一个事件，网络上一旦有数据到来的时候就会触发这个事件，系统就会通过我们自定义的消息UM_SOCK来通知我们进行处理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;

g.      消息响应函数的处理：

1.      创建自定以的消息UM_SOCK，注意：在消息响应函数的申明中还是要添加WPARAM和LPARAM参数，因为网络上的数据是通过这两个参数传递给消息响应函数进行处理的。

2.      参看MSDN中WSAAsyncSelect方法的说明如下：
When one of the nominated network events occurs on the specified socket s, the application's window hWnd receives message wMsg. The wParam parameter identifies the socket on which a network event has occurred. The low word of lParam specifies the network event that has occurred. The high word of lParam contains any error code.

3.      WSARecvFrom函数的第二个参数可表示一个WSABUF的结构体数组，可用于存放多个从网络上接收到的信息块，当然也可以将所有信息放在一个结构体中，然后将自己关心的信息块取出，但这样做比较麻烦，可以直接用WSABUF结构体数组接收不同信息的块即可。（没有具体的实际操作经验）

在消息响应函数中添加如下代码

switch(LOWORD(lParam)) { //lParam的低字节指明网络事件的类型

      case FD_READ: //我们当前只有读取这样一个事件，这是在WSAAsyncSelect中设定的

           WSABUF wsabuf;

           wsabuf.buf=new char[200]; //网络上接收到的数据

           wsabuf.len=200;

           DWORD dwRead;

           DWORD dwFlag=0;

           SOCKADDR_IN addrFrom;

           int len=sizeof(addrFrom);

           CString str;

            if(SOCKET_ERROR==WSARecvFrom(m_socket,&wsabuf,1,&dwRead,&dwFlag,(SOCKADDR*)&addrFrom,&len,NULL,NULL))

           {

                 //下面的消息框基本不会运行，因为WSARecvFrom方法是在有网络数据的情况下才会被调用的，所以运行到这段，基本是有数据的，做这样一个判断，只是出于编程风格一致而已

                 MessageBox("接收数据失败！");

                 return;

           }

      str.Format("from %s said:%s",inet_ntoa(addrFrom.sin_addr),wsabuf.buf);

           CString temp;

           GetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,temp);

           temp+="/r/n"+str;

           SetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,temp);

           break;

}

h.      信息的发送：

DWORD dwIP; //控件上填写的IP地址

   CString strSend; //需要发送的信息内容

   WSABUF wsbuf; //需要发送的信息内容

   DWORD dwSend;

   ((CIPAddressCtrl*)GetDlgItem(IDC_IPADDRESS1))->GetAddress(dwIP);

   GetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,strSend);

 

   SOCKADDR_IN addrTo;

   addrTo.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(dwIP);

   addrTo.sin_family=AF_INET;

   addrTo.sin_port=htons(1234);

 

   //GetBuffer函数将CString类型转换为char*类型

   wsbuf.buf=strSend.GetBuffer(strSend.GetLength());

   wsbuf.len=strSend.GetLength()+1; //多一个字节用于存放结束操作符

   if(SOCKET_ERROR==WSASendTo(m_socket,&wsbuf,1,&dwSend,0,(SOCKADDR*)&addrTo,sizeof(SOCKADDR),NULL,NULL))

   {

        MessageBox("发送数据失败!");

        return;

   }

   else

   {

        SetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,"");

}

i.        综上所述，创建一个基于winsock2版本的异步套接字的网络聊天室程序有以下几个步骤：

1.      调用WSAStartup加载套接字库

2.      调用WSASocket创建套接字

3.     调用WSAAsyncSelect请求基于windows消息的网络事件通知

4.      创建自定义的消息响应函数，来处理捕获的网络事件

5.      在消息响应函数内部调用WSARecvFrom来处理接收到的数据

6.      调用WSASendTo处理发送数据

3.      小结：

当前程序将消息的接收和发送放在了同一个线程中，即主线程中。如果采用先前使用过的阻塞套接字的话，程序会因为接收函数的调用导致主线程的暂停运行，就无法及时的发送消息了。但是采用异步套接字可使得发送和接收放在同一个线程中而不会有相互的影响。

如果采用异步套接字加上多线程编程，则大大会提高网络运用程序的性能。

在第十四课中讲winsock1.1的编程中一般将接收函数放在一个while循环中，来使得程序一直处于接收响应状态，在异步套接字中，利用了在程序初始化的时候调用了WSAAsyncSelect方法来声明程序的网络的事件有相应的自定义消息来处理，其真正的核心部分还是封装在MFC中