1、網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)用教程第7章 WinSock的多線程編程網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)用教程第7章 WinSock的多線程編程本章內(nèi)容：WinSock需要多線程編程的原因：Win32操作系統(tǒng)下的多進(jìn)程多線程機(jī)制、多線程機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)編程中的應(yīng)用和Visual C+6.0對多線程網(wǎng)絡(luò)編程的支持。分析了 MFC 支持的兩種線程，給出了創(chuàng)建MFC的工作線程、創(chuàng)建并啟動(dòng)用戶界面線程和終止線程的步驟。 本章內(nèi)容：7.1 WinSock為什么需要多線程編程7.1 WinSock為什么需要多線程編程7.1.1 WinSock的兩種輸入輸出模式 如前所述，WinSock在進(jìn)行輸入輸出的時(shí)候，可以使用兩種工作模式 ：“阻塞”模式：又稱為同步

2、模式“非阻塞”模式:又稱為異步模式 工作在“阻塞”模式下的套接字被稱為阻塞套接字，而工作在“非阻塞”模式下的套接字稱為非阻塞套接字。 7.1.1 WinSock的兩種輸入輸出模式 如前所7.1.2 兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)及解決方法“阻塞”與“非阻塞”模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：阻塞套接字的I/O操作工作情況比較確定，即調(diào)用、等待、返回。大部分情況下，I/O操作都能成功地完成，只是花費(fèi)了等待的時(shí)間，容易編程；需要建立多個(gè)套接字連接來為多個(gè)客戶服務(wù)的時(shí)候，或在數(shù)據(jù)的收發(fā)量不均勻的時(shí)候，或在輸入輸出的時(shí)間不確定的時(shí)候，阻塞套接字的性能低下，甚至無能為力。7.1.2 兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)及解決方法“阻塞”與“非阻塞”使用

3、非阻塞套接字，需要編寫更多的代碼，因?yàn)楸仨毲‘?dāng)?shù)匕盐照{(diào)用I/O函數(shù)的時(shí)機(jī)，盡量減少無功而返的調(diào)用，還必須詳加分析每個(gè)Winsock調(diào)用中收到的錯(cuò)誤，采取相應(yīng)的對策，這種I/O操作的隨機(jī)性使得非阻塞套接字顯得難于操作。 所以必須采取適當(dāng)?shù)膶Σ?，讓阻塞和非阻塞套接字能夠滿足各種場合的要求。對于非阻塞工作模式：引入了五種“套接字I/O模型”。阻塞的工作模式，則引入了多線程機(jī)制。使用非阻塞套接字，需要編寫更多的代碼，因?yàn)楸仨毲‘?dāng)?shù)匕盐照{(diào)用7.2 Win32操作系統(tǒng)下的多進(jìn)程多線程機(jī)制7.2 Win32操作系統(tǒng)下的多進(jìn)程多線程機(jī)制7.2.2 Win32 OS支持多線程應(yīng)用程序、進(jìn)程及線程的關(guān)系 DOS是

4、單用戶單任務(wù)的。 Win32操作系統(tǒng)是多任務(wù)的，并且支持一個(gè)進(jìn)程中有多個(gè)線程。一個(gè)線程(thread)是進(jìn)程內(nèi)的一條執(zhí)行路徑，是一個(gè)應(yīng)用程序中的一條可執(zhí)行路徑。 一個(gè)進(jìn)程中至少要有一個(gè)線程，稱為主線程。當(dāng)啟動(dòng)了一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)，操作系統(tǒng)將為它創(chuàng)建了一個(gè)進(jìn)程，同時(shí)創(chuàng)建該進(jìn)程的主線程，并開始執(zhí)行主線程。 主線程可以創(chuàng)建并啟動(dòng)其他輔助線程，由主線程創(chuàng)建的線程又可以創(chuàng)建并啟動(dòng)更多的線程。7.2.2 Win32 OS支持多線程應(yīng)用程序、進(jìn)程及線程7.2.2 Win32 OS支持多線程單CPU分時(shí)地運(yùn)行進(jìn)程中的各個(gè)線程7.2.2 Win32 OS支持多線程單CPU分時(shí)地運(yùn)行進(jìn)7.2.3 多線程機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)編程

5、中的應(yīng)用 如果一個(gè)應(yīng)用程序，有多個(gè)任務(wù)需要同時(shí)進(jìn)行處理，則適合使用多線程機(jī)制。對于網(wǎng)絡(luò)上客戶機(jī)軟件：采用多線程，能克服在單線程的編程模式下，由于阻塞等待而產(chǎn)生的客戶程序就不能及時(shí)響應(yīng)用戶的操作命令的問題。對于網(wǎng)絡(luò)上服務(wù)器軟件：采用多線程的編程技術(shù)，能更好地為多個(gè)客戶服務(wù)。對于一個(gè)客戶：采用多線程機(jī)制也能大大提高應(yīng)用程序的運(yùn)行效率。網(wǎng)絡(luò)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件：7.2.3 多線程機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)編程中的應(yīng)用 如果一個(gè)應(yīng)7.3 VC6.0對多線程網(wǎng)絡(luò)編程的支持VC6.0環(huán)境下 ，兩種開發(fā)程序的方法：直接使用Win32 API來編寫Win32 應(yīng)用程序利用MFC 基礎(chǔ)類庫編寫 C+ 風(fēng)格的應(yīng)用程序。 在這兩種Wi

6、ndows應(yīng)用程序的開發(fā)方式下，多線程的編程原理是一致的。7.3 VC6.0對多線程網(wǎng)絡(luò)編程的支持VC6.0環(huán)境下 7.3.1 MFC支持的兩種線程 微軟的基礎(chǔ)類庫MFC提供了對于多線程應(yīng)用程序的支持。在MFC中，線程分為兩種：用戶接口線程：(user-interface thread)，或稱用戶界面線程；工作線程：(the worker thread)，這兩類線程可以滿足不同任務(wù)的處理需求。7.3.1 MFC支持的兩種線程 微軟的基礎(chǔ)類庫MF1、用戶接口線程 作用：用于處理用戶的輸入，響應(yīng)用戶產(chǎn)生的消息。 MFC為用戶接口線程提供了一個(gè)消息泵。同時(shí)包含一個(gè)消息循環(huán)，以應(yīng)對各種事件。 MFC應(yīng)

7、用程序的CWinApp類對象是一個(gè)典型的用戶接口線程 在MFC應(yīng)用程序中，CWinThread是用戶接口線程的基類，CWinApp就是從CWinThread 類派生出來的，編寫用戶接口線程候，也需要從CWinThread 類派生。1、用戶接口線程2工作線程 工作線程（worker thread），適用于處理那些不要求用戶輸入并且比較消耗時(shí)間的其他任務(wù) 。對用戶來說，工作線程運(yùn)行在后臺(tái)。這就使得工作線程特別適合去等待一個(gè)事件的發(fā)生。 CWinThread 類同樣是工作線程的基類。在編寫工作線程的時(shí)候，可以調(diào)用MFC的AfxBeginThread函數(shù)，來創(chuàng)建CWinThread對象。 2工作線程7

8、.3.2 創(chuàng)建MFC的工作線程利用MFC創(chuàng)建工作線程的步驟：第一步： 編程實(shí)現(xiàn)控制函數(shù)第二步：創(chuàng)建并啟動(dòng)工作線程 一般不必從CWinThread派生一個(gè)類。如果需要一個(gè)特定版本的 CWinThread 類，也可以去派生；但對于大多數(shù)的工作線程是不要求的?？梢圆蛔魅魏涡薷牡厥褂肅WinThread類。 7.3.2 創(chuàng)建MFC的工作線程利用MFC創(chuàng)建工作線程的步7.3.2 創(chuàng)建MFC的工作線程1、編程實(shí)現(xiàn)控制函數(shù) 一個(gè)工作線程對應(yīng)一個(gè)控制函數(shù)。線程執(zhí)行的任務(wù)都應(yīng)編寫在控制函數(shù)之中，規(guī)定了該線程的執(zhí)行代碼，當(dāng)控制函數(shù)執(zhí)行結(jié)束而退出時(shí)，線程也就隨之終止。 編寫工作線程的控制函數(shù)必須遵守一定的格式，控制

9、函數(shù)的原型聲明是：UINT ControlFunctionName(LPVOID pParam); pParam是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；7.3.2 創(chuàng)建MFC的工作線程1、編程實(shí)現(xiàn)控制函數(shù)7.3.2 創(chuàng)建MFC的工作線程2創(chuàng)建并啟動(dòng)工作線程(Starting the thread) 啟動(dòng)線程：即開始運(yùn)行它對應(yīng)的控制函數(shù)。 在主線程或其他線程中調(diào)用AfxBeginThread()函數(shù)就可以創(chuàng)建新的線程，并使新線程開始運(yùn)行。一般將線程的創(chuàng)建者稱為新線程的父線程。 AfxBeginThread( )函數(shù)有兩個(gè)重載的版本，區(qū)別在于使用的入口參數(shù)不同。7.3.2 創(chuàng)建MFC的工作線程2創(chuàng)建并啟動(dòng)工作線程(S7.

10、3.2 創(chuàng)建MFC的工作線程CWinThread* AfxBeginThread ( AFX_THREADPROC pfnThreadProc,/控制函數(shù)的地址 LPVOID pParam,/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針，傳數(shù)據(jù)給線程控制函數(shù) int pPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL,/優(yōu)先級 UINT nStackSize = 0,/線程的堆棧大?。ň彌_區(qū)） DWORD dwCreateFlags = 0,/線程的運(yùn)行狀態(tài)，是否被掛起 LPSECURITY_ATTTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL/安全屬性); 后面4個(gè)參數(shù)為可選參數(shù)。7.3.2

11、 創(chuàng)建MFC的工作線程CWinThread* 創(chuàng)建工作線程的例子3、創(chuàng)建工作線程的例子功能：求長度為N的數(shù)組Arry的各元素的和。編程實(shí)現(xiàn)線程控制函數(shù)（1）/ 首先定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)：struct int N; / 數(shù)組元素的個(gè)數(shù)。 double* Arry; / 指向一個(gè)雙精度實(shí)數(shù)的數(shù)組myData;/ 定義了此結(jié)構(gòu)類型的變量，省略了初始化的代碼myData ss; 創(chuàng)建工作線程的例子3、創(chuàng)建工作線程的例子創(chuàng)建工作線程的例子（2）/ 接著定義線程的控制函數(shù)。UINT MyCalcFunc(LPVOID pParam)/ 如果入口參數(shù)為空指針，終止線程。if (pPara = NULL) AfxE

12、ndThread(MY_NULL_POINTER_ERROR); int N = pPara-N; / 數(shù)組的元素個(gè)數(shù)。double* Arry = pPara-Arry; / 指向數(shù)組的第一個(gè)元素。double sum=0; / 數(shù)組元素之和。for ( int i =0; i 0) if (FD_ISSET(s, &fdread) / 對該套接字進(jìn)行讀操作 /返回值大于零，說明有符合條件的套接字8.2 WSAAsyncSelect異步I/O模型 異步I/O模型通過調(diào)用WSAAsyncSelect函數(shù)實(shí)現(xiàn)。利用這個(gè)模型，應(yīng)用程序可在一個(gè)套接字上，接收以Windows 消息為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知

13、。該模型最早出現(xiàn)于Winsock的1.1中，以適應(yīng)其多任務(wù)消息環(huán)境。8.2 WSAAsyncSelect異步I/O模型 1WSAAsyncSelect函數(shù)函數(shù)的定義是：int WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd, unsigned int wMsg, long lEvent);1WSAAsyncSelect函數(shù)2窗口回調(diào)例程 應(yīng)用程序在一個(gè)套接字上調(diào)用WSAAsyncSelect函數(shù)時(shí)，該函數(shù)的hWnd參數(shù)指定了一個(gè)窗口句柄。函數(shù)成功調(diào)用后，當(dāng)指定的網(wǎng)絡(luò)事件發(fā)生時(shí)，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行該窗口對應(yīng)的窗口回調(diào)例程 。 并將網(wǎng)絡(luò)事件通知和Windows消息的相關(guān)信息，傳遞給

14、該例程的入口參數(shù)，用戶可以在該例程中添加自己的代碼，針對不同的網(wǎng)絡(luò)事件進(jìn)行處理 ，從而實(shí)現(xiàn)有序的套接字輸入和輸出。2窗口回調(diào)例程窗口回調(diào)例程應(yīng)定義成如下形式：LRESULT CALLBACK WindowProc( HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam); 窗口回調(diào)例程應(yīng)定義成如下形式：3舉例3舉例8.3 WSAEventSelect事件選擇模型 WSAEventSelect事件選擇模型和 WSAAsyncSelect模型類似，它也允許程序在一個(gè)或多個(gè)套接字上 ，接收以事件為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知。 表8.2總結(jié)的由WSAAsyncS

15、elect模型采用的網(wǎng)絡(luò)事件 ，均可原封不動(dòng)地移植到事件選擇模型中。也就是說 ，在用新模型開發(fā)的應(yīng)用程序中，也能接收和處理所有那些事件。該模型最主要的差別在于 ，網(wǎng)絡(luò)事件會(huì)投遞至一個(gè)事件對象句柄 ，而非投遞至一個(gè)窗口例程。以下按照使用此模型的編程步驟介紹。 8.3 WSAEventSelect事件選擇模型 W1創(chuàng)建事件對象句柄 事件選擇模型要求應(yīng)用程序針對每一個(gè)套接字，首先創(chuàng)建一個(gè)事件對象。方法是調(diào)用WSACreateEvent函數(shù)，它的定義如下：WSAEVENT WSACreateEvent(void); 返回值：一個(gè)創(chuàng)建好的事件對象句柄。 1創(chuàng)建事件對象句柄2關(guān)聯(lián)套接字和事件對象，注冊關(guān)心

16、的網(wǎng)絡(luò)事件 有了事件對象句柄后 ，接下來將其與某個(gè)套接字關(guān)聯(lián)在一起 ，同時(shí)注冊感興趣的網(wǎng)絡(luò)事件類型（表8-2），這就需要調(diào)用WSAEventSelect函數(shù)：int WSAEventSelect(SOCKET s,WSAEVENT hEventObject,long lNetworkEvents); 2關(guān)聯(lián)套接字和事件對象，注冊關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)事件3. 等待網(wǎng)絡(luò)事件觸發(fā)事件對象句柄的工作狀態(tài) 套接字同一個(gè)事件對象句柄關(guān)聯(lián)在一起以后，程序便調(diào)用WSAWaitForMultipleEvents函數(shù)，等待網(wǎng)絡(luò)事件觸發(fā)事件對象句柄的工作狀態(tài)：DWORD WSAWaitForMultipleEvents(DW

17、ORD cEvents,const WSAEVENT FAR * lphEvents,BOOL fWaitAll,DWORD dwTimeout,BOOL fAlertable); 該函數(shù)用來等待一個(gè)或多個(gè)事件對象句柄，當(dāng)其中一個(gè)或所有句柄進(jìn)入“已傳信”狀態(tài)后，或在超過了一個(gè)規(guī)定的時(shí)間期限后，立即返回。3. 等待網(wǎng)絡(luò)事件觸發(fā)事件對象句柄的工作狀態(tài)4檢查套接字上所發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)事件類型 知道了造成網(wǎng)絡(luò)事件的套接字后，接下來可調(diào)用WSAEnumNetworkEvents函數(shù)，檢查套接字上發(fā)生了什么類型的網(wǎng)絡(luò)事件。該函數(shù)定義如下：int WSAEnumNetworkEvents(SOCKET s,WSA

18、EVENT hEventObject,LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents); 4檢查套接字上所發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)事件類型5處理網(wǎng)絡(luò)事件 在確定了套接字上發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)事件類型后 ，可以根據(jù)不同的情況做出相應(yīng)的處理。完成了對WSANETWORKEVENTS 結(jié)構(gòu)中的事件的處理之后，應(yīng)用程序應(yīng)在所有可用的套接字上 ，繼續(xù)等待更多的網(wǎng)絡(luò)事件。 完成了對一個(gè)事件對象的處理后，應(yīng)調(diào)用WSACloseEvent函數(shù)，釋放由事件句柄使用的系統(tǒng)資源。函數(shù)的定義如下：BOOL WSACloseEvent(WSAEVENT hEvent);該函數(shù)也將一個(gè)事件句柄作為自己唯一的參數(shù) ，并會(huì)在成功后返回TRUE，失敗后返回FALSE。5處理網(wǎng)絡(luò)事件6舉例 6舉例 8.4 其他模型重疊I/O 模型 在Winsock中，能使應(yīng)用程序達(dá)到更佳的性能 。重疊模型的基本原理是讓應(yīng)用程序使用一個(gè)重疊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ，一次投遞一個(gè)或多個(gè)Winsock 的I/O請求。針對那些提交的請求，在它們完成之后，應(yīng)用程序可為它們提供服務(wù)。自Winsock 2.0發(fā)布開始，