WSAEventSelect模型编程 详解

WSAEventSelect模型编程
这个模型是一个简单的异步事件模型,使用起来比较方便,现在说一下其的具体的用法和需要注意的地方。
一,模型的例程(服务端):
先举一个王艳平网络通信上的例子:

//////////////////////////////////////////////////
// WSAEventSelect文件

#include "initsock.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream.h>
#include <windows.h>

// 初始化Winsock库
CInitSock theSock;

int main()
{
// 事件句柄和套节字句柄表
WSAEVENT eventArray[WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS];
SOCKET sockArray[WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS];
int nEventTotal = 0;

USHORT nPort = 4567; // 此服务器监听的端口号

// 创建监听套节字
SOCKET sListen = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = htons(nPort);
sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
if(::bind(sListen, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
{
printf(" Failed bind() ");
return -1;
}
::listen(sListen, 5);

// 创建事件对象,并关联到新的套节字
WSAEVENT event = ::WSACreateEvent();
::WSAEventSelect(sListen, event, FD_ACCEPT|FD_CLOSE);
// 添加到表中
eventArray[nEventTotal] = event;
sockArray[nEventTotal] = sListen;
nEventTotal++;

// 处理网络事件
while(TRUE)
{
// 在所有事件对象上等待
int nIndex = ::WSAWaitForMultipleEvents(nEventTotal, eventArray, FALSE, WSA_INFINITE, FALSE);
// 对每个事件调用WSAWaitForMultipleEvents函数,以便确定它的状态
nIndex = nIndex - WSA_WAIT_EVENT_0;
for(int i=nIndex; i<nEventTotal; i++)
{
nIndex = ::WSAWaitForMultipleEvents(1, &eventArray[i], TRUE, 1000, FALSE);
if(nIndex == WSA_WAIT_FAILED || nIndex == WSA_WAIT_TIMEOUT)
{
continue;
}
else
{
// 获取到来的通知消息,WSAEnumNetworkEvents函数会自动重置受信事件
WSANETWORKEVENTS event;
::WSAEnumNetworkEvents(sockArray[i], eventArray[i], &event);
if(event.lNetworkEvents & FD_ACCEPT) // 处理FD_ACCEPT通知消息
{
if(event.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] == 0)
{
if(nEventTotal > WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS)
{
printf(" Too many connections! ");
continue;
}
SOCKET sNew = ::accept(sockArray[i], NULL, NULL);
WSAEVENT event = ::WSACreateEvent();
::WSAEventSelect(sNew, event, FD_READ|FD_CLOSE|FD_WRITE);
// 添加到表中
eventArray[nEventTotal] = event;
sockArray[nEventTotal] = sNew;
nEventTotal++;
}
}
else if(event.lNetworkEvents & FD_READ) // 处理FD_READ通知消息
{
if(event.iErrorCode[FD_READ_BIT] == 0)
{
char szText[256];
int nRecv = ::recv(sockArray[i], szText, strlen(szText), 0);
if(nRecv > 0)
{
szText[nRecv] = '';
printf("接收到数据:%s ", szText);
}
}
}
else if(event.lNetworkEvents & FD_CLOSE) // 处理FD_CLOSE通知消息
{
if(event.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT] == 0)
{
::closesocket(sockArray[i]);
for(int j=i; j<nEventTotal-1; j++)
{
sockArray[j] = sockArray[j+1];
eventArray[j] = eventArray[j+1]; 
}
nEventTotal--;
}
}
else if(event.lNetworkEvents & FD_WRITE) // 处理FD_WRITE通知消息
{
}
}
}
}
return 0;
}


二、例程的分析
1、事件的创建和绑定
前面的一些设置我们略过,从WSAEVENT 开始说起,跟踪发现在winsock2.h中有如下定义:
#define WSAEVENT                HANDLE
这个事件说明是一个句柄,我们知道在事件中有两种状态,一种是手动处理事件,一种是自动的,这里使用WSACreateEvent()这个函数创建返回的事件句柄,正常的返回的情况下,其创建的是一个手工处理的句柄,否则,其返回WSA_INVALID_EVENT,表明创建未成功,如果需要知道更多的信息WSAGetLastError()这个函数来得到具体的信息出错代码。这里埋伏下了一个雷,为什么创建的是手工处理的事件(manually reset ),那后面为什么没有WSAResetEvent()这个函数来处理事件,先记下。
然后接着讲,

::WSAEventSelect(sListen, event, FD_ACCEPT|FD_CLOSE);  // 添加到表中  

eventArray[nEventTotal] = event;  

sockArray[nEventTotal] = sListen;

 nEventTotal++;  


将事件绑定到监听的套接字上,这里我们只对这个套接字的接收和关闭两个消息有兴趣,所以只监听这两个消息,那别的读写啥的呢,不要急,慢慢向下看。eventArray和sockArray,定义的是WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS大小,而在头文件中#define WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS (MAXIMUM_WAIT_OBJECTS),后者被定义成64,这也是需要注意的一点,这个模型单线程只能处理最多64个事件,再多就只能用多线程了,不过,这里重点说明一下,这个模型即使你使用多线程,最多也只能处理1200个左右的处理量(正常情况),否则,会造成整个程序的性能下降,至于怎么下降,还真没有真正的测试,只是从书上和资料上看是这么讲的。
接着原来,程序然后进入了死循环,在这个循环里,因为是简单的使用嘛,所以很多的异常并没有进行控制,但是为了说明用法,就得简单一些不是么?
2、事件的监听和控制处理
2.1 事件的监听

 int nIndex = ::WSAWaitForMultipleEvents(nEventTotal, eventArray, FALSE, WSA_INFINITE, FALSE);  nIndex = nIndex - WSA_WAIT_EVENT_0;  

先说这个索引为什么要减去WSA_WAIT_EVENT_0这个值,因为事件的起始值在内核中是进行定义了的,不过,在这里这个东西最终定义仍然是0。然后我们看这个函数
::WSAWaitForMultipleEvents(nEventTotal, eventArray, FALSE, WSA_INFINITE, FALSE),

这个函数用来监听多个事件(就是上面我们绑定的事件)的状态,有状态或者是事件被触发,就会返回,否则会按照你设置的参数进行操作。
前面两个参数,第一个是监听的数量,最小是一,MSDN上有,第二是一个事件的数组,第三个是精彩的去处,如果设置成TRUE,那么只有这第二个事件数组中的所有的事件都受信或者说触发,才会动作,如果是FALSE呢,则只要有一个就可以动作。第五个是超时设置,可以是0,是WSA_INFINITE,也可以是其它的数值,这里有一个问题,如果设置为0会造成程序的CPU占用率过高,WSA_INFINITE则可能会出现在等待数量为一个字时,且第三个参数设置为TRUE,产生死套接字的长期阻塞。所以还是设置成一个经验值为好,至于这个经验值是多少,看你的程序的具体的应用了
其实这个函数本质还是调用WaitForMulipleObjectsEx这个函数,MSDN上讲WSAEventSelect模型在等待时不占用CPU时间,就是这个原因,所以其比阻塞的SOCKET通信要效率高很多,其实那个消息的模型WSAAsycSelect和这个事件的模型也差不多,异曲同工之妙吧。不过适用范围是有区别的,这个可以用在WINCE上。消息则不行。
这里就又引出一个注意点,在这个模型里,如果同时有几个事件受信,或者说触发,那么nIndex = ::WSAWaitForMultipleEvents()只返回最前面的一个事件,那么怎么解决其后面的呢,书上有曰:多次循环调用这个就可以了,所以才会引出下面的再次在for循环里调用
nIndex = ::WSAWaitForMultipleEvents(1, &eventArray[i], TRUE, 1000, FALSE);
注意这里参数的变化,数量为1,事件为[i],但事件会不断的增长,全面受信改成了TRUE,超时为1000,最后的这个参数在这里只能设置成FALSE,具体为什么查MSDN去。
如果这里我们处理的不好,如果把1000改成无限等待的话,就可以出现上面说的死套接字的无限阻塞,也就是说如果一个套接字死掉了,你没有在事件队伍里删除他,那么他就会一直在这儿阻塞,即使后面有事件也无法得到响应,但是,如果你的套接字只有一个连接的话,就没有什么了,可以改成无限等待。不过,最好还是别这样,因为如果你处理一个失误,就会产生死的套接字(比如重连,但你没有删除先前无用的套接字)。
用两个::WSAWaitForMultipleEvents函数,

一个用来处理监听多个事件数组,一个用来遍历每个数组事件,

防止出现丢失响应的现象,所以其参数的设置是不同的,一定要引起注意。

2.2事件的处理

然后戏又来了,上面说的读写监听呢,就在这里出现了,包括上面埋伏下的一个雷,也在这里处理了:

首先调用::WSAEnumNetworkEvents(sockArray[i], eventArray[i], &event),把上面的雷给拆了,

::WSAEnumNetworkEvents会自动重置事件

然后得到事件的索引或者说ID,

if(event.lNetworkEvents & FD_ACCEPT) // 处理FD_ACCEPT通知消息
{
if(event.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] == 0)
{
if(nEventTotal > WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS)
{
printf(" Too many connections! ");
continue;
}
SOCKET sNew = ::accept(sockArray[i], NULL, NULL);
WSAEVENT event = ::WSACreateEvent();
::WSAEventSelect(sNew, event, FD_READ|FD_CLOSE|FD_WRITE);
// 添加到表中
eventArray[nEventTotal] = event;
sockArray[nEventTotal] = sNew;
nEventTotal++;
}
}


代码里重新调用了事件创建和事件绑定函数,并且将两个数组自动增大,最最重要的是我们终于看到了,FD_READ|FD_CLOSE|FD_WRITE

明白了吧,这个简单的程序的本质其实是将 读 写 和 接收关闭 的套接字混合到了一起

而在后面的服务器例程里,我们发现,这个已经拆开,并且重新手动设置受信的事件,调用了::ResetEvent(event)。这样不就完美的拆除了上面的雷么。


2.3 其它处理方法
当程序继续循环到最外层时,::WSAWaitForMultipleEvents无限等待所有的事件,只要有一个事件响应,就会进入到下一层循环,如果是接收就重复上述的动作,如果是读写就进入:

else if(event.lNetworkEvents & FD_READ) // 处理FD_READ通知消息
{
if(event.iErrorCode[FD_READ_BIT] == 0)
{
char szText[256];
int nRecv = ::recv(sockArray[i], szText, strlen(szText), 0);
if(nRecv > 0)
{
szText[nRecv] = '';
printf("接收到数据:%s ", szText);
}
}
}
else if(event.lNetworkEvents & FD_CLOSE) // 处理FD_CLOSE通知消息
{
if(event.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT] == 0)
{
::closesocket(sockArray[i]);
for(int j=i; j<nEventTotal-1; j++)
{
sockArray[j] = sockArray[j+1];
eventArray[j] = eventArray[j+1];
}
nEventTotal--;
}
}
else if(event.lNetworkEvents & FD_WRITE) // 处理FD_WRITE通知消息
{
}

如此往复,不就达到了不断接收连接和处理数据的问题么。
这里还重复一下,网上很多程序都没有处理多个事件同时受信的情况,在网上和各种资料中,也有的只使用一个::WSAWaitForMultipleEvents函数,但参数的设置得重新来过,而且得小心的处理各种的事件和异常的发生。可能在小并发量和小数据量时没有问题,但并发一多数据一大,可能会出现丢数据的问题,没有做过测试,但可能是很大的。否则不会说遍历调用这个函数了。

2.4 FD_WRITE 事件的触发

这里得罗嗦两句FD_WRITE 事件的触发,前面的都好理解,主要是啥时候儿会触发这个事件呢,我们在一开始只对接收和关闭进行了监听,为什么没有这个FD_WRITE事件的

监听呢,

这就引出了下面的东东:(从一个网友那转来)

下面是MSDN中对FD_WRITE触发机制的解释:

The FD_WRITE network event is handled slightly differently. An FD_WRITE network event is recorded when a socket is first connected with connect/WSAConnect or

accepted with accept/WSAAccept, and then after a send fails with WSAEWOULDBLOCK and buffer space becomes available. Therefore, an application can assume that

sends are possible starting from the first FD_WRITE network event setting and lasting until a send returns WSAEWOULDBLOCK. After such a failure the

application will find out that sends are again possible when an FD_WRITE network event is recorded and the associated event object is set

FD_WRITE事件只有在以下三种情况下才会触发

①client 通过connect(WSAConnect)首次和server建立连接时,在client端会触发FD_WRITE事件

②server通过accept(WSAAccept)接受client连接请求时,在server端会触发FD_WRITE事件

③send(WSASend)/sendto(WSASendTo)发送失败返回WSAEWOULDBLOCK,并且当缓冲区有可用空间时,则会触发FD_WRITE事件

①②其实是同一种情况,在第一次建立连接时,C/S端都会触发一个FD_WRITE事件。

主要是③这种情况:send出去的数据其实都先存在winsock的发送缓冲区中,然后才发送出去,如果缓冲区满了,那么再调用send(WSASend,sendto,WSASendTo)的话,就会返回一个 WSAEWOULDBLOCK的错误码,接下来随着发送缓冲区中的数据被发送出去,缓冲区中出现可用空间时,一个 FD_WRITE 事件才会被触发,这里比较容易混淆的是 FD_WRITE 触发的前提是 缓冲区要先被充满然后随着数据的发送又出现可用空间,而不是缓冲区中有可用空间,也就是说像如下的调用方式可能出现问题

else if(event.lNetworkEvents & FD_WRITE)
{
if(event.iErrorCode[FD_WRITE_BIT] == 0)
{
send(g_sockArray[nIndex], buffer, buffersize);
....
}
else
{
}
}

问题在于建立连接后 FD_WRITE 第一次被触发, 如果send发送的数据不足以充满缓冲区,虽然缓冲区中仍有空闲空间,但是 FD_WRITE 不会再被触发,程序永远也等不到可以发送的网络事件。

基于以上原因,在收到FD_WRITE事件时,程序就用循环或线程不停的send数据,直至send返回WSAEWOULDBLOCK,表明缓冲区已满,再退出循环或线程。

当缓冲区中又有新的空闲空间时,FD_WRITE 事件又被触发,程序被通知后又可发送数据了。

上面代码片段中省略的对 FD_WRITE 事件处理

else if(event.lNetworkEvents & FD_WRITE)
{
if(event.iErrorCode[FD_WRITE_BIT] == 0)
{
while(TRUE)
{
// 得到要发送的buffer,可以是用户的输入,从文件中读取等
GetBuffer....
if(send(g_sockArray[nIndex], buffer, buffersize, 0) == SOCKET_ERROR)
{
// 发送缓冲区已满
if(WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK)
break;
else
ErrorHandle...
}
}
}
else
{
ErrorHandle..
break;
}
}

如果你不是大数据量的不断的发送数据,建议你忽略这个事件,毕竟缓冲区不是很容易被弄满的,结果就是你的发送事件无法完成。

2.5异常的处理

主要是0个连接时,处理CPU的占用率的问题,以及在多于64个事件时的监听处理问题。而且包括上面讲的,没有双循环时的多事件同时受信的问题。
 
2.6 多线程服务端

这个大家可以看王艳平的书,说得很清楚,需要注意的是在他的主服务程序里,使用的是int nRet = ::WaitForSingleObject(event, 5*1000);
所以下面要手动的重新对事件进行设置,否则这个事件就再无法监听得到了。

其它的难度主要是面向对象的设计封装要弄明白,如果这个弄明白知道封装SOCKET和THREAD结构体的目的是什么,再照着书上看就不会有错了,
但提醒一点,线程结构体中的第一个事件是重建事件,不要和其它的监听事件弄混了。

如果做一个介于书上两种代码间的小框架,可以用一个线程来监听ACCEPT和CLOSE事件,另外的线程监听小于64个的读写等事件,一般的小的SOCKET通信应该就没有什么问题了。重要的是你要把这个服务端封装好,有时间做一下。

三、例程(客户端)

先上一段代码:
  1. DWORD WINAPI Connect(LPVOID lpParam)
    {
    //////////////////第1步:初始化,创建,连接套接字//////////////////
    WSADATA WsaData;int err;
    err = WSAStartup (0x0002, &WsaData);if(err!=0) return 1; //0x0002代表版本2.0
    socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(socket_client==INVALID_SOCKET){AfxMessageBox("创建套接字错误! ");return 1;}

    SOCKADDR_IN sconnect_pass;
    sconnect_pass.sin_family=AF_INET;
    sconnect_pass.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
    sconnect_pass.sin_port=htons(55551);

    if (SOCKET_ERROR==connect(socket_client,(SOCKADDR*)&sconnect_pass,sizeof(SOCKADDR)))
    {
    AfxMessageBox("连接服务端错误 ");
    return 1;
    }
    else
    {
    //将套接口s置于”非阻塞模式“
    u_long u1=1;//0为保持默认的阻塞,非0表示改为非阻塞
    ioctlsocket(socket_client,FIONBIO,(u_long*)&u1);
    //--------------①创建事件对象-----------------
    WSAEVENT ClientEvent=WSACreateEvent();
    if (ClientEvent==WSA_INVALID_EVENT)
    {
    #ifdef _DEBUG
    ::OutputDebugString("创建事件错误! ");
    #endif // _DEBUG
    AfxMessageBox("WSACreateEvent() Failed,Error=【%d】 ");
    return 1;
    }
    //--------------②网络事件注册------------
    int WESerror=WSAEventSelect(socket_client,ClientEvent,FD_READ|FD_CLOSE);
    if (WESerror==INVALID_SOCKET)
    {
    #ifdef _DEBUG
    ::OutputDebugString("网络事件注册错误! ");
    #endif // _DEBUG
    AfxMessageBox("WSAEventSelect() Failed,Error=【%d】 ");
    return -1;
    }
    //-----------准备工作---------------
    //WSAWaitForMultipleEvents只能等待64个事件,若想更多,则创建额外的工作线程
    SOCKET sockArray[WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS]; WSAEVENT eventArray[WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS];
    int nEventCount = 0;
    sockArray[0]=socket_client; eventArray[nEventCount]=ClientEvent;
    nEventCount++;//事件个数+1,第1次等待1个事件,注意WSAWaitForMultipleEvents的参数1是动态
    int t=1;//超时次数
    //------------循环处理-------------
    while (1)
    {
    //---------------⑦等待事件对象--------------
    int nIndex=WSAWaitForMultipleEvents(nEventCount,eventArray,FALSE,40000,FALSE);//参数1:注意是动态增减的,不能固定死 .注:参数1与2本质一样,但数值不一样.如果参

    数1为1个,那么数组括号内[]为0
    //参数3:参数1中的任何一个有消息进来,都立刻停止阻塞,运行下一步操作
    AfxMessageBox("响应事件,进入下一步 ");//进来时为0,响应时为对应的数组标签号
    if (nIndex==WSA_WAIT_FAILED)//------7.1调用失败---------
    {
    AfxMessageBox("WSAEventSelect调用失败 ");
    break;//退出while(1)循环
    }
    else if (nIndex==WSA_WAIT_TIMEOUT)//-------7.2超时---------
    {
    if (t<3)
    {
    AfxMessageBox("第【%d】次超时 ");
    t++;
    continue;
    }
    else
    {
    AfxMessageBox("第【%d】次超时,退出 ");
    break;
    }
    }
    //---------------7.3网络事件触发事件对象句柄的工作状态--------
    else
    {
    WSANETWORKEVENTS event;//该结构记录网络事件和对应出错代码
    //---------⑧网络事件查询-----------
    WSAEnumNetworkEvents(sockArray[nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0],NULL,&event);
    WSAResetEvent(eventArray[nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0]);
    if (event.lNetworkEvents&FD_READ) //-------8.2处理FD_READ通知消息
    {
    if (event.iErrorCode[FD_READ_BIT]==0)
    {
    char m_RecvBuffer[4096];
    PCMD_HEADER pcm = (PCMD_HEADER)m_RecvBuffer;
    if(recv(sockArray[nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0],(char*)&m_RecvBuffer,sizeof(m_RecvBuffer),0)==SOCKET_ERROR)
    {
    AfxMessageBox("接收失败,退出重recv接收!");
    break;
    }
    else
    {
    switch ( pcm->ncmd )
    {
    case CMD_AS_REP_C_MACHINE_LOGIN://很明显这个pcm->ncmd,是登录包中ncmd标识符
    {
    PAREP_C_MACHINE_LOGIN cmd = (PAREP_C_MACHINE_LOGIN)pcm;
    if (cmd->nStatus==1)
    {
    AfxMessageBox("收到登录回复包(Client->Server)状态:成功!");
    }
    else
    {
    AfxMessageBox("收到登录回复包(Client->Server)状态:失败!");
    }
    }
    break;
    }
    }
    }
    }
    else if (event.lNetworkEvents&FD_CLOSE) //---------8.3处理FD_CLOSE通知消息
    {
    if (event.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT]==0) //客户端正常关闭
    {
    closesocket(sockArray[nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0]);
    WSACloseEvent(eventArray[nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0]);
    AfxMessageBox("套接字已关闭连接 ");//注:会触发7.1调用失败
    }
    else //客户端异常已关闭
    {
    if (event.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT]==10053)//右键->转到定义,可以查看到很多错误标识.按需设置(此处仅设置了客户端没有通知服务端,就非法关闭了)
    {
    closesocket(sockArray[nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0]);
    WSACloseEvent(eventArray[nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0]);
    AfxMessageBox("服务端非法关闭连接 ");//注:会触发7.1调用失败
    }
    }
    for (int j=nIndex-WSA_WAIT_EVENT_0;j<nEventCount-1;j++)
    {
    sockArray[j]=sockArray[j+1];
    eventArray[j]=eventArray[j+1];
    }
    nEventCount--;
    }
    }// end 网络事件触发
    }//end while
    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    }
    AfxMessageBox("服务端已退出.客户端退出中 ");
    closesocket(socket_client);
    WSACleanup();
    return 0;
    }
    void CMyDlg::OnBnClickedButtonRun()
    {
    //发包
    C_MACHINE_LOGIN_SYSTEM cmd;
    strcpy(cmd.sMachineCode,"20100904164702750199");//机器码
    CString str;
    str.Format("%d",cmd.nVersion);
    if(send(socket_client,(char*)&cmd,sizeof(cmd),0)==SOCKET_ERROR)
    {
    #ifdef _DEBUG
    ::OutputDebugString("发送失败:发送机器码! ");
    #endif // _DEBUG
    }
    }

     

这里就不再进行详细的分析,比照服务端,这里会更简单,需要说明的是,在这里可以使用WSAConnect这个函数来达到连接的目的,不用使用这个东西,当然,如果这样的话,你的发送和接收都要使用WSARecv和 WSASend函数。主要是使用overloapped重叠IO,使用起来更简单明了。

原文地址:https://www.cnblogs.com/Coterjiesen/p/4916613.html