第8章Winsock I/O方法
本章重點(diǎn)是如何在Wi n d o w s套接字應(yīng)用程序中對(duì)I / O（輸入／輸出）操作進(jìn)行管理。
Wi n s o c k分別提供了“套接字模式”和“套接字I / O模型”，可對(duì)一個(gè)套接字上的I / O行為加以控制。其中，套接字模式用于決定在隨一個(gè)套接字調(diào)用時(shí)，那些Wi n s o c k函數(shù)的行為。而另一方面，套接字模型描述了一個(gè)應(yīng)用程序如何對(duì)套接字上進(jìn)行的I / O進(jìn)行管理及處理。要注意的是，“套接字I / O模型”與“套接字模式”是無(wú)關(guān)的。套接字模型的出現(xiàn)，正是為了解決套接字模式存在的某些限制。

Wi n s o c k提供了兩種套接字模式：鎖定和非鎖定。本章第一部分將詳細(xì)介紹這兩種模式，并闡釋一個(gè)應(yīng)用程序如何通過(guò)它們管理I / O。如大家在本章的后面部分所見，Wi n s o c k提供了一些有趣的I / O模型，有助于應(yīng)用程序通過(guò)一種“異步”方式，一次對(duì)一個(gè)或多個(gè)套接字上進(jìn)行的通信加以管理。這些模型包括s e l e c t（選擇）、W S A A s y n c S e l e c t（異步選擇）、W S A E v e n t S e l e c t
（事件選擇）、Overlapped I/O（重疊式I / O）以及Completion port（完成端口）等等。到本章結(jié)束時(shí)，我們打算對(duì)各種套接字模式以及I / O模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)，幫助大家判斷到底哪一種最適合自己應(yīng)用程序的要求。
所有Wi n d o w s平臺(tái)都支持套接字以鎖定或非鎖定方式工作。然而，并非每種平臺(tái)都支持每一種I / O模型。如表8 - 1所示，在當(dāng)前版本的Windows CE 中，僅提供了一個(gè)I / O模型。
Windows 98和Windows 95（取決于安裝的是Winsock 1還是Winsock 2）則支持大多數(shù)I / O模型，唯一的例外便是I / O完成端口。而到了Windows NT和最新發(fā)布的Windows 2000中，每種I / O模型都是支持的。

8.1 套接字模式
就像我們前面提到的那樣， Wi n d o w s套接字在兩種模式下執(zhí)行I / O操作：鎖定和非鎖定。
在鎖定模式下，在I / O操作完成前，執(zhí)行操作的Wi n s o c k函數(shù)（比如s e n d和r e c v）會(huì)一直等候下去，不會(huì)立即返回程序（將控制權(quán)交還給程序）。而在非鎖定模式下， Wi n s o c k函數(shù)無(wú)論如何都會(huì)立即返回。在Windows CE和Windows 95（安裝Winsock 1）平臺(tái)上運(yùn)行的應(yīng)用程序僅支持極少的I / O模型，所以我們必須采取一些適當(dāng)?shù)牟襟E，讓鎖定和非鎖定套接字能夠滿足各種場(chǎng)合的要求

8.1.1 鎖定模式
對(duì)于處在鎖定模式的套接字，我們必須多加留意，因?yàn)樵谝粋€(gè)鎖定套接字上調(diào)用任何一個(gè)Winsock API函數(shù)，都會(huì)產(chǎn)生相同的后果—耗費(fèi)或長(zhǎng)或短的時(shí)間“等待”。大多數(shù)Wi n s o c k應(yīng)用都是遵照一種“生產(chǎn)者－消費(fèi)者”模型來(lái)編制的。在這種模型中，應(yīng)用程序需要讀取（或?qū)懭耄┲付〝?shù)量的字節(jié)，然后以它為基礎(chǔ)執(zhí)行一些計(jì)算。程序清單8 - 1展示的代碼片斷便是一個(gè)典型的例子。

這段代碼的問(wèn)題在于，假如沒(méi)有數(shù)據(jù)處于“待決”狀態(tài)，那么r e c v函數(shù)可能永遠(yuǎn)都無(wú)法返回。這是由于從語(yǔ)句可以看出：只有從系統(tǒng)的輸入緩沖區(qū)中讀回點(diǎn)什么東西，才允許返回！有些程序員可能會(huì)在r e c v中使用M S G _ P E E K標(biāo)志，或者調(diào)用i o c t l s o c k e（ t 設(shè)置F I O N R E A D選項(xiàng)），
在系統(tǒng)的緩沖區(qū)中，事先“偷看”是否存在足夠的字節(jié)數(shù)量。然而，在不實(shí)際讀入數(shù)據(jù)的前提下，僅僅“偷看”數(shù)據(jù)（如實(shí)際讀入數(shù)據(jù)，便會(huì)將其從系統(tǒng)緩沖區(qū)中將其刪除），可不是一件光彩的事情。我們認(rèn)為，這是一種非常不好的編程習(xí)慣，應(yīng)盡全力避免。在“偷看”的時(shí)候，對(duì)系統(tǒng)造成的開銷是極大的，因?yàn)閮H僅為了檢查有多少個(gè)字節(jié)可用，便發(fā)出一個(gè)或者更多的系統(tǒng)調(diào)用。以后，理所當(dāng)然地，還需要牽涉到進(jìn)行實(shí)際r e c v調(diào)用，將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)緩沖區(qū)內(nèi)刪除的開銷。那么，如何避免這一情況呢？在此，我們的目標(biāo)是防止由于數(shù)據(jù)的缺乏（這
可能是網(wǎng)絡(luò)出了故障，也可能是客戶機(jī)出了問(wèn)題），造成應(yīng)用程序完全陷于“凝固”狀態(tài)，同時(shí)不必連續(xù)性地檢視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)緩沖！為達(dá)此目的，一個(gè)辦法是將應(yīng)用程序劃分為一個(gè)讀線程，以及一個(gè)計(jì)算線程。兩個(gè)線程都共享同一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。對(duì)這個(gè)緩沖區(qū)的訪問(wèn)需要受到一定的限制，這是用一個(gè)同步對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比如一個(gè)事件或者M(jìn) u t e x（互斥體）。“讀線程”的職責(zé)是從網(wǎng)絡(luò)連續(xù)地讀入數(shù)據(jù)，并將其置入共享緩沖區(qū)內(nèi)。讀線程將計(jì)算線程開始工作至少需
要的數(shù)據(jù)量拿到手后，便會(huì)觸發(fā)一個(gè)事件，通知計(jì)算線程：你老兄可以開始干活了！隨后，計(jì)算線程從緩沖區(qū)取走（刪除）一個(gè)數(shù)據(jù)塊，然后進(jìn)行要求的計(jì)算。

在程序清單8 - 2中，我們分別提供了兩個(gè)函數(shù)，采取的便是上述辦法。在兩個(gè)函數(shù)中，一個(gè)負(fù)責(zé)讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（ R e a d T h r e a d），另一個(gè)則負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算（ P r o c e s s T h r e a d）。

對(duì)鎖定套接字來(lái)說(shuō)，它的一個(gè)缺點(diǎn)在于：應(yīng)用程序很難同時(shí)通過(guò)多個(gè)建好連接的套接字通信。使用前述的辦法，我們可對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行修改，令其為連好的每個(gè)套接字都分配一個(gè)讀線程，以及一個(gè)數(shù)據(jù)處理線程。盡管這仍然會(huì)增大一些開銷，但的確是一種可行的方案。唯一的缺點(diǎn)便是擴(kuò)展性極差，以后想同時(shí)處理大量套接字時(shí)，恐怕難以下手。