網(wǎng)絡編程實用教程第7-8章-多線程編程

網(wǎng)絡編程實用教程,第7章WinSock的多線程編程,本章內容：WinSock需要多線程編程的原因：Win32操作系統(tǒng)下的多進程多線程機制、多線程機制在網(wǎng)絡編程中的應用和VisualC+6.0對多線程網(wǎng)絡編程的支持。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)建并啟動用戶界面線程和終止線程的步驟。,7.1WinSock為什么需要多線程編程,7.1.1WinSock的兩種輸入輸出模式,如前所述，WinSock在進行輸入輸出的時候，可以使用兩種工作模式：“阻塞”模式：又稱為同步模式“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。,7.1.2兩種模式的優(yōu)缺點及解決方法,“阻塞”與“非阻塞”模式的優(yōu)點和缺點：阻塞套接字的I/O操作工作情況比較確定，即調用、等待、返回。大部分情況下，I/O操作都能成功地完成，只是花費了等待的時間，容易編程；需要建立多個套接字連接來為多個客戶服務的時候，或在數(shù)據(jù)的收發(fā)量不均勻的時候，或在輸入輸出的時間不確定的時候，阻塞套接字的性能低下，甚至無能為力。,使用非阻塞套接字，需要編寫更多的代碼，因為必須恰當?shù)匕盐照{用I/O函數(shù)的時機，盡量減少無功而返的調用，還必須詳加分析每個Winsock調用中收到的錯誤，采取相應的對策，這種I/O操作的隨機性使得非阻塞套接字顯得難于操作。所以必須采取適當?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，則引入了多線程機制。,7.2Win32操作系統(tǒng)下的多進程多線程機制,7.2.2Win32OS支持多線程,應用程序、進程及線程的關系DOS是單用戶單任務的。Win32操作系統(tǒng)是多任務的，并且支持一個進程中有多個線程。一個線程(thread)是進程內的一條執(zhí)行路徑，是一個應用程序中的一條可執(zhí)行路徑。一個進程中至少要有一個線程，稱為主線程。當啟動了一個應用程序時，操作系統(tǒng)將為它創(chuàng)建了一個進程，同時創(chuàng)建該進程的主線程，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)建并啟動更多的線程。,7.2.2Win32OS支持多線程,單CPU分時地運行進程中的各個線程,7.2.3多線程機制在網(wǎng)絡編程中的應用,如果一個應用程序，有多個任務需要同時進行處理，則適合使用多線程機制。對于網(wǎng)絡上客戶機軟件：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響應用戶的操作命令的問題。對于網(wǎng)絡上服務器軟件：采用多線程的編程技術，能更好地為多個客戶服務。對于一個客戶：采用多線程機制也能大大提高應用程序的運行效率。網(wǎng)絡在線實時監(jiān)控軟件：,7.3VC6.0對多線程網(wǎng)絡編程的支持,VC6.0環(huán)境下，兩種開發(fā)程序的方法：直接使用Win32API來編寫Win32應用程序利用MFC基礎類庫編寫C+風格的應用程序。在這兩種Windows應用程序的開發(fā)方式下，多線程的編程原理是一致的。,7.3.1MFC支持的兩種線程,微軟的基礎類庫MFC提供了對于多線程應用程序的支持。在MFC中，線程分為兩種：用戶接口線程：(user-interfacethread)，或稱用戶界面線程；工作線程：(theworkerthread)，這兩類線程可以滿足不同任務的處理需求。,1、用戶接口線程作用：用于處理用戶的輸入，響應用戶產(chǎn)生的消息。MFC為用戶接口線程提供了一個消息泵。同時包含一個消息循環(huán)，以應對各種事件。MFC應用程序的CWinApp類對象是一個典型的用戶接口線程在MFC應用程序中，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。,2工作線程工作線程（workerthread），適用于處理那些不要求用戶輸入并且比較消耗時間的其他任務。對用戶來說，工作線程運行在后臺。這就使得工作線程特別適合去等待一個事件的發(fā)生。CWinThread類同樣是工作線程的基類。在編寫工作線程的時候，可以調用MFC的AfxBeginThread函數(shù)，來創(chuàng)建CWinThread對象。,7.3.2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：編程實現(xiàn)控制函數(shù)第二步：創(chuàng)建并啟動工作線程一般不必從CWinThread派生一個類。如果需要一個特定版本的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。可以不作任何修改地使用CWinThread類。,7.3.2創(chuàng)建MFC的工作線程,1、編程實現(xiàn)控制函數(shù)一個工作線程對應一個控制函數(shù)。線程執(zhí)行的任務都應編寫在控制函數(shù)之中，規(guī)定了該線程的執(zhí)行代碼，當控制函數(shù)執(zhí)行結束而退出時，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，控制函數(shù)的原型聲明是：UINTControlFunctionName(LPVOIDpParam);pParam是一個數(shù)據(jù)結構；,7.3.2創(chuàng)建MFC的工作線程,2創(chuàng)建并啟動工作線程(Startingthethread)啟動線程：即開始運行它對應的控制函數(shù)。在主線程或其他線程中調用AfxBeginThread()函數(shù)就可以創(chuàng)建新的線程，并使新線程開始運行。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,CWinThread*AfxBeginThread(AFX_THREADPROCpfnThreadProc,/控制函數(shù)的地址LPVOIDpParam,/數(shù)據(jù)結構的指針，傳數(shù)據(jù)給線程控制函數(shù)intpPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,/優(yōu)先級UINTnStackSize=0,/線程的堆棧大?。ň彌_區(qū)）DWORDdwCreateFlags=0,/線程的運行狀態(tài)，是否被掛起LPSECURITY_ATTTRIBUTESlpSecurityAttrs=NULL/安全屬性);后面4個參數(shù)為可選參數(shù)。,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。編程實現(xiàn)線程控制函數(shù)（1）/首先定義了一個結構：structintN;/數(shù)組元素的個數(shù)。double*Arry;/指向一個雙精度實數(shù)的數(shù)組myData;/定義了此結構類型的變量，省略了初始化的代碼myDatass;,創(chuàng)建工作線程的例子,（2）/接著定義線程的控制函數(shù)。UINTMyCalcFunc(LPVOIDpParam)/如果入口參數(shù)為空指針，終止線程。if(pPara=NULL)AfxEndThread(MY_NULL_POINTER_ERROR);intN=pPara-N;/數(shù)組的元素個數(shù)。double*Arry=pPara-Arry;/指向數(shù)組的第一個元素。doublesum=0;/數(shù)組元素之和。for(inti=0;i0)if(FD_ISSET(s,2窗口回調例程應用程序在一個套接字上調用WSAAsyncSelect函數(shù)時，該函數(shù)的hWnd參數(shù)指定了一個窗口句柄。函數(shù)成功調用后，當指定的網(wǎng)絡事件發(fā)生時，會自動執(zhí)行該窗口對應的窗口回調例程。并將網(wǎng)絡事件通知和Windows消息的相關信息，傳遞給該例程的入口參數(shù)，用戶可以在該例程中添加自己的代碼，針對不同的網(wǎng)絡事件進行處理，從而實現(xiàn)有序的套接字輸入和輸出。,窗口回調例程應定義成如下形式：LRESULTCALLBACKWindowProc(HWNDhWnd,UINTuMsg,WPARAMwParam,LPARAMlParam);,3舉例,8.3WSAEventSelect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或多個套接字上，接收以事件為基礎的網(wǎng)絡事件通知。表8.2總結的由WSAAsyncSelect模型采用的網(wǎng)絡事件，均可原封不動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)絡事件會投遞至一個事件對象句柄，而非投遞至一個窗口例程。以下按照使用此模型的編程步驟介紹。,1創(chuàng)建事件對象句柄事件選擇模型要求應用程序針對每一個套接字，首先創(chuàng)建一個事件對象。方法是調用WSACreateEvent函數(shù)，它的定義如下：WSAEVENTWSACreateEvent(void);返回值：一個創(chuàng)建好的事件對象句柄。,2關聯(lián)套接字和事件對象，注冊關心的網(wǎng)絡事件有了事件對象句柄后，接下來將其與某個套接字關聯(lián)在一起，同時注冊感興趣的網(wǎng)絡事件類型（表8-2），這就需要調用WSAEventSelect函數(shù)：intWSAEventSelect(SOCKETs,WSAEVENThEventObject,longlNetworkEvents);,3.等待網(wǎng)絡事件觸發(fā)事件對象句柄的工作狀態(tài)套接字同一個事件對象句柄關聯(lián)在一起以后，程序便調用WSAWaitForMultipleEvents函數(shù)，等待網(wǎng)絡事件觸發(fā)事件對象句柄的工作狀態(tài)：DWORDWSAWaitForMultipleEvents(DWORDcEvents,constWSAEVENTFAR*lphEvents,BOOLfWaitAll,DWORDdwTimeout,BOOLfAlertable);該函數(shù)用來等待一個或多個事件對象句柄，當其中一個或所有句柄進入“已傳信”狀態(tài)后，或在超過了一個規(guī)定的時間期限后，立即返回。,4檢查套接字上所發(fā)生的網(wǎng)絡事件類型知道了造成網(wǎng)絡事件的套接字后，接下來可調用WSAEnumNetworkEvents函數(shù)，檢查套接字上發(fā)生了什么類型的網(wǎng)絡事件。該函數(shù)定義如下：intWSAEnumNetworkEvents(SOCKETs,WSAEVENThEventObject,LPWSANETWORKEVENTSlpNetworkEvents);,5處理網(wǎng)絡事件在確定了套接字上發(fā)生的網(wǎng)絡事件類型后，可以根據(jù)不同的情況做出相應的處理。完成了對WSANETWORKEVENTS結構中的事件的處理之后，應用程序應在所有可用的套接字上，繼續(xù)等待更多的網(wǎng)絡事件。完成了對一個事件對象的處理后，應調用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：BOOLWSACloseEvent(WSAEVENThEvent);該函數(shù)也將一個事件句柄作為自己唯一的參數(shù)，并會在成功后返回TRUE，失敗后返回FALSE。,6舉例,8.4其他模型,重疊I/O模型在Winsock中，能使應用程序達到更佳的性能。重疊模型的基本原理是讓應用程序使用一個重疊的數(shù)據(jù)結構，一次投遞一個或多個Winsock的I/O請求。針對那些提交的請求，在它們完成之后，應用程序可為它們提供服務。自Winsock2.0發(fā)布開始，重疊I/O便已集成到新的Winsock函數(shù)中。