SocketAPI，CAsyncSocket，CSocket內幕及其用法

    Socket有同步阻塞方式和異步非阻塞方式兩種使用，事實上同步和異步在我們編程的生涯中可能遇到了很多，而Socket也沒什麼特別。雖然同步好用，不費勁，但不能滿足一些應用場合，其效率也很低。
    也許初涉編程的人不能理解“同步(或阻塞)”和“異步(或非阻塞)”，其實簡單兩句話就能講清楚，同步和異步往往都是針對一個函數來說的，“同步”就是函 數直到其要執行的功能全部完成時才返回，而“異步”則是，函數僅僅做一些簡單的工作，然後馬上返回，而它所要實現的功能留給別的線程或者函數去完成。例 如，SendMessage就是“同步”函數，它不但發送消息到消息隊列，還需要等待消息被執行完才返回；相反PostMessage就是個異步函數，它 只管發送一個消息，而不管這個消息是否被處理，就馬上返回。

一、Socket API
    首先應該知道，有Socket1.1提供的原始API函數，和Socket2.0提供的一組擴展函數，兩套函數。這兩套函數有重複，但是2.0提供的函數 功能更強大，函數數量也更多。這兩套函數可以靈活混用，分別包含在頭文件Winsock.h，Winsock2.h，分別需要引入庫 wsock32.lib、Ws2_32.lib。

    1、默認用作同步阻塞方式，那就是當你從不調用WSAIoctl()和ioctlsocket()來改變Socket IO模式，也從不調用WSAAsyncSelect()和WSAEventSelect()來選擇需要處理的Socket事件。正是由於函數accept ()，WSAAccept()，connect()，WSAConnect()，send()，WSASend()，recv()，WSARecv()等 函數被用作阻塞方式，所以可能你需要放在專門的線程裏，這樣以不影響主程序的運行和主窗口的刷新。
    2、如果作爲異步用，那麼程序主要就是要處理事件。它有兩種處理事件的辦法：
    第一種，它常關聯一個窗口，也就是異步Socket的事件將作爲消息發往該窗口，這是由WinSock擴展規範裏的一個函數WSAAsyncSelect()來實現和窗口關聯。最終你只需要處理窗口消息，來收發數據。
   第二種，用到了擴展規範裏另一個關於事件的函數WSAEventSelect()，它是用事件對象的方式來處理Socket事件，也就是，你必須首先用 WSACreateEvent()來創建一個事件對象，然後調用WSAEventSelect()來使得Socket的事件和這個事件對象關聯。最終你將 要在一個線程裏用WSAWaitForMultipleEvents()來等待這個事件對象被觸發。這個過程也稍顯複雜。
二、CAsyncSocket
    看類名就知道，它是一個異步非阻塞Socket封裝類，CAsyncSocket::Create()有一個參數指明瞭你想要處理哪些Socket事件， 你關心的事件被指定以後，這個Socket默認就被用作了異步方式。那麼CAsyncSocket內部到底是如何將事件交給你的呢？
    CAsyncSocket的Create()函數，除了創建了一個SOCKET以外，還創建了個CSocketWnd窗口對象，並使用 WSAAsyncSelect()將這個SOCKET與該窗口對象關聯，以讓該窗口對象處理來自Socket的事件(消息)，然而CSocketWnd收 到Socket事件之後，只是簡單地回調CAsyncSocket::OnReceive()，CAsyncSocket::OnSend()， CAsyncSocket::OnAccept()，CAsyncSocket::OnConnect()等虛函數。所以CAsyncSocket的派生 類，只需要在這些虛函數裏添加發送和接收的代碼。
  簡化後，大致的代碼爲：
 

bool CAsyncSocket::Create( long lEvent ) file://參數lEvent是指定你所關心的Socket事件
    {
     m_hSocket = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); file://創建Socket本身
     CSocketWnd* pSockWnd = new CSocketWnd; file://創建響應事件的窗口，實際的這個窗口在AfxSockInit()調用時就被創建了。
     pSockWnd->Create(...);
     WSAAsyncSelect( m_hSocket, pSockWnd->m_hWnd, WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent ); file://Socket事件和窗口關聯
    }

    static void PASCAL CAsyncSocket::DoCallBack(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
    {
     CAsyncSocket Socket;
     Socket.Attach( (SOCKET)wParam ); file://wParam就是觸發這個事件的Socket的句柄
     int nErrorCode = WSAGETSELECTERROR(lParam); file://lParam是錯誤碼與事件碼的合成
     switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))
     {
     case FD_READ:
        pSocket->OnReceive(nErrorCode);
        break;
     case FD_WRITE:
        pSocket->OnSend(nErrorCode);
        break;
     case FD_OOB:
        pSocket->OnOutOfBandData(nErrorCode);
        break;
     case FD_ACCEPT:
        pSocket->OnAccept(nErrorCode);
        break;
     case FD_CONNECT:
        pSocket->OnConnect(nErrorCode);
        break;
     case FD_CLOSE:
        pSocket->OnClose(nErrorCode);
        break;
     }
    }
    CSocketWnd類大致爲：
    BEGIN_MESSAGE_MAP(CSocketWnd, CWnd)
     ON_MESSAGE(WM_SOCKET_NOTIFY, OnSocketNotify)
    END_MESSAGE_MAP()
    LRESULT CSocketWnd::OnSocketNotify(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
    {
     CAsyncSocket::DoCallBack( wParam, lParam ); file://收到Socket事件消息，回調CAsyncSocket的DoCallBack()函數
     return 0L;
    }

    然而，最不容易被初學Socket編程的人理解的，也是本文最要提醒的一點是，客戶方在使用CAsyncSocket::Connect() 時，往往返回一個WSAEWOULDBLOCK的錯誤(其它的某些函數調用也如此)，實際上這不應該算作一個錯誤，它是Socket提醒我們，由於你使用 了非阻塞Socket方式，所以(連接)操作需要時間，不能瞬間建立。既然如此，我們可以等待呀，等它連接成功爲止，於是許多程序員就在調用 Connect()之後，Sleep(0)，然後不停地用WSAGetLastError()或者CAsyncSocket::GetLastError ()查看Socket返回的錯誤，直到返回成功爲止。這是一種錯誤的做法，斷言，你不能達到預期目的。事實上，我們可以在Connect()調用之後等待 CAsyncSocket::OnConnect()事件被觸發，CAsyncSocket::OnConnect()是要表明Socket要麼連接成功 了，要麼連接徹底失敗了。至此，我們在CAsyncSocket::OnConnect()被調用之後就知道是否Socket連接成功了，還是失敗了。
    類似的，Send()如果返回WSAEWOULDBLOCK錯誤，我們在OnSend()處等待，Receive()如果返回WSAEWOULDBLOCK錯誤，我們在OnReceive()處等待，以此類推。
    還有一點，也許是個難點，那就是在客戶方調用Connect()連接服務方，那麼服務方如何Accept()，以建立連接的問題。簡單的做法就是在監聽的Socket收到OnAccept()時，用一個新的CAsyncSocket對象去建立連接，例如：

 void CMySocket::OnAccept( int ErrCode )
 {
       CMySocket* pSocket = new CMySocket;
       Accept( *pSocket );
 }
    於是，上面的pSocket和客戶方建立了連接，以後的通信就是這個pSocket對象去和客戶方進行，而監聽的Socket仍然繼續在監聽，一旦又有一 個客戶方要連接服務方，則上面的OnAccept()又會被調用一次。當然pSocket是和客戶方通信的服務方，它不會觸發OnAccept()事件， 因爲它不是監聽Socket。

三、CSocket
   CSocket是MFC在CAsyncSocket基礎上派生的一個同步阻塞Socket的封裝類。它是如何又把CAsyncSocket變成同步的，而且還能響應同樣的Socket事件呢？
   其實很簡單，CSocket在Connect()返回WSAEWOULDBLOCK錯誤時，不是在OnConnect()，OnReceive()這些事 件終端函數裏去等待。你先必須明白Socket事件是如何到達這些事件函數裏的。這些事件處理函數是靠CSocketWnd窗口對象回調的，而窗口對象收 到來自Socket的事件，又是靠線程消息隊列分發過來的。總之，Socket事件首先是作爲一個消息發給CSocketWnd窗口對象，這個消息肯定需 要經過線程消息隊列的分發，最終CSocketWnd窗口對象收到這些消息就調用相應的回調函數(OnConnect()等)。
   所以，CSocket在調用Connect()之後，如果返回一個WSAEWOULDBLOCK錯誤時，它馬上進入一個消息循環，就是從當前線程的消息隊 列裏取關心的消息，如果取到了WM_PAINT消息，則刷新窗口，如果取到的是Socket發來的消息，則根據Socket是否有操作錯誤碼，調用相應的 回調函數(OnConnect()等)。
   大致的簡化代碼爲：

BOOL CSocket::Connect( ... )
    {
     if( !CAsyncSocket::Connect( ... ) )
     {
        if( WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK ) file://由於異步操作需要時間，不能立即完成，所以Socket返回這個錯誤
        {
         file://進入消息循環，以從線程消息隊列裏查看FD_CONNECT消息，直到收到FD_CONNECT消息，認爲連接成功。
         while( PumpMessages( FD_CONNECT ) );
        }
     }
    }
    BOOL CSocket::PumpMessages( UINT uEvent )
    {
            CWinThread* pThread = AfxGetThread();
            while( bBlocking ) file://bBlocking僅僅是一個標誌，看用戶是否取消對Connect()的調用
            {
                    MSG msg;
                    if( PeekMessage( &msg, WM_SOCKET_NOTIFY ) )
                    {
                         if( msg.message == WM_SOCKET_NOTIFY && WSAGETSELECTEVENT(msg.lParam) == uStopFlag )
                         {
                                 CAsyncSocket::DoCallBack( msg.wParam, msg.lParam );
                                 return TRUE;
                         }        
                 }
                 else
                {
                         OnMessagePending(); file://處理消息隊列裏的其它消息
                         pThread->OnIdle(-1);
                }
         }
    }
    BOOL CSocket::OnMessagePending()
    {
            MSG msg;
             if( PeekMessage( &msg, NULL, WM_PAINT, WM_PAINT, PM_REMOVE ) )
             { file://這裏僅關心WM_PAINT消息，以處理阻塞期間的主窗口重畫
                     ::DispatchMessage( &msg );
                     return FALSE;
             }
             return FALSE;
    }

 

   其它的CSocket函數，諸如Send()，Receive()，Accept()都在收到WSAEWOULDBLOCK錯誤時，進入 PumpMessages()消息循環，這樣一個原本異步的CAsyncSocket，到了派生類CSocket，就變成同步的了。
  明白之後，我們可以對CSocket應用自如了。比如有些程序員將CSocket的操作放入一個線程，以實現多線程的異步Socket(通常，同步+多線程 相似於 異步 )。

四、CSocketFile
  另外，進行Socket編程，不能不提到CSocketFile類，其實它並不是用來在Socket雙方發送文件的，而是將需要序列化的數據，比如一些結 構體數據，傳給對方，這樣，程序的CDocument()的序列化函數就完全可以和CSocketFile 聯繫起來。例如你有一個CMyDocument實現了Serialize()，你可以這樣來將你的文檔數據傳給Socket的另一方：

 CSocketFile file( pSocket );
 CArchive ar( &file, CArchive::store );
 pDocument->Serialize( ar );
 ar.Close();

  同樣，接收一方可以只改變上面的代碼爲CArchive ar( &file, CArchive::load );即可。
   注意到，CSocketFile類雖然從CFile派生，但它屏蔽掉了CFile::Open()等函數，而函數裏僅扔出一個例外。那麼也就是說，你不能 調用CSocketFile的Open函數來打開一個實實在在的文件，否則會導致例外，如果你需要利用CSocketFile來傳送文件，你必須提供 CSocketFile類的這些函數的實現。
    再一點，CArchive不支持在datagram的Socket連接上序列化數據。

    找了好些文章，感覺這篇挺容易懂的。原本WinSock API是同步模式，如果網絡出了問題或者其它原因他會一直阻塞，原因就是太過簡單的同步模式，它是讓像send()這樣的調用一直處於線程掛起狀態，英特 網上的通信可不像在PC裏CPU跟外設的通信一樣簡單，比如我們打開一個網頁，不可能一下就打開，阻塞是常有的事，很多時候我們都在等，等待你的PC連到 外面集線器的那根線上什麼時候有信號過來，事實是這樣，需要等待，但是我們不能讓線程傻傻地等待，採用多線程的方法，讓另外一個線程等待，設定超時計時器 等等方法，讓原來的線程可以幹別的事，比如寫一行字‘正在連接...’，這就是異步方式，CAsyncSocket就是個比較好的異步方式封裝。