注：本文部分轉(zhuǎn)載

一：select模型
二：WSAAsyncSelect模型
三：WSAEventSelect模型
四：Overlapped I/O?事件通知模型
五：Overlapped I/O?完成例程模型
六：IOCP模型

老陳有一個(gè)在外地工作的女兒，不能經(jīng)常回來，老陳和她通過信件聯(lián)系。他們的信會(huì)被郵遞員投遞到他們的信箱里。這和Socket模型非常類似。下面我就以老陳接收信件為例講解Socket I/O模型~~~

一：select模型

老陳非常想看到女兒的信。以至于他每隔10分鐘就下樓檢查信箱，看是否有女兒的信?~~~~~
在這種情況下，"下樓檢查信箱"?然后回到樓上耽誤了老陳太多的時(shí)間，以至于老陳無法做其他工作。
select模型和老陳的這種情況非常相似：周而復(fù)始地去檢查......?如果有數(shù)據(jù)......接收/發(fā)送?.......

select模型是winsock中最廣泛使用的模型之一，其核心就是select函數(shù)：

[cpp]?view plaincopy

int?select(??

??_In_?????int?nfds,//忽略??

??_Inout_??fd_set?*readfds,//檢查可讀性??

??_Inout_??fd_set?*writefds,//檢查可寫性??

??_Inout_??fd_set?*exceptfds,//檢查是否有錯(cuò)誤??

??_In_?????const?struct?timeval?*timeout//函數(shù)等待的最大時(shí)間??

);??

函數(shù)用于判斷套接字上是否存在數(shù)據(jù)，或者是否可以向套接字里寫入數(shù)據(jù)。他可以防止應(yīng)用程序在套接字處于阻塞時(shí)send和recv函數(shù)也進(jìn)入阻塞。防止產(chǎn)生大量的WSAEWOULDBLOCK錯(cuò)誤。 它能夠從單個(gè)線程的多個(gè)套接字上進(jìn)行多重連接及IO。避免了伴隨阻塞和多重連接的線程增加。

要注意的是，readfds，writefds，exceptfds三個(gè)參數(shù)必須至少有一個(gè)不為空。在任何不為空的集合中，必須包含至少一個(gè)套接字句柄。否則select函數(shù)就沒有任何東西可以等待了。 ? 再來說最后一個(gè)參數(shù)，他是指向timeval結(jié)構(gòu)的指針。

[cpp]?view plaincopy

typedef?struct?timeval?{??

??long?tv_sec;//秒??

??long?tv_usec;//毫秒??

}?timeval;??

當(dāng)select調(diào)用成功，在fd_set結(jié)構(gòu)中會(huì)存有滿足一定條件的套接字組的子集。并且，select函數(shù)也會(huì)返回滿足一定調(diào)節(jié)的套接字?jǐn)?shù)目。如果超時(shí)那么就會(huì)失敗，返回0或者SOCKET_ERROR。

二：WSAAsyncSelect模型

后來，老陳使用了微軟公司的新式信箱。這種信箱非常先進(jìn)，一旦信箱里有新的信件，蓋茨就會(huì)給老陳打電話：喂，大爺，你有新的信件了！從此，老陳再也不必頻繁上下樓檢查信箱了，牙也不疼了，你瞅準(zhǔn)了，藍(lán)天......不是，微軟~~~~~~~~
微軟提供的WSAAsyncSelect模型就是這個(gè)意思。

WSAAsyncSelect模型是Windows?下最簡單易用的一種Socket I/O模型。使用這種模型時(shí)，Windows會(huì)把網(wǎng)絡(luò)事件以消息的形勢通知應(yīng)用程序。

這個(gè)模型是以消息為基礎(chǔ)的，關(guān)鍵就是WSAAsyncSelect函數(shù)了：

[cpp]?view plaincopy

int?WSAAsyncSelect(??

??_In_??SOCKET?s,//指定套接字??

??_In_??HWND?hWnd,//指定窗口句柄??

??_In_??unsigned?int?wMsg,//指定發(fā)生網(wǎng)絡(luò)事件時(shí)，打算接受的消息??

??_In_??long?lEvent//指定一個(gè)位掩碼??

);??

將socket消息發(fā)送到hWnd窗口上面；然后在那里處理相應(yīng)的消息。

他喝WSAEventSelect模型都提供讀寫數(shù)據(jù)能力的異步通知，不提供異步數(shù)據(jù)傳送。(Overlapped IO提供) 他們在系統(tǒng)開銷不大的時(shí)候可以同時(shí)處理多個(gè)連接。 相比之下select模型還需要建立fd_set結(jié)構(gòu)。 ?但是這里你必須要使用一個(gè)窗口來接收消息，如果套接字多了該怎么辦；

三：WSAEventSelect模型

后來，微軟的信箱非常暢銷，購買微軟信箱的人以百萬計(jì)數(shù)......以至于蓋茨每天?24小時(shí)給客戶打電話，累得腰酸背痛，喝蟻力神都不好使~~~~~~
微軟改進(jìn)了他們的信箱：在客戶的家中添加一個(gè)附加裝置，這個(gè)裝置會(huì)監(jiān)視客戶的信箱，每當(dāng)新的信件來臨，此裝置會(huì)發(fā)出"新信件到達(dá)"聲，提醒老陳去收信。蓋茨終于可以睡覺了。

此模型也是以時(shí)間為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知。

[cpp]?view plaincopy

int?WSAEventSelect(??

??_In_??SOCKET?s,//一個(gè)套接字描述符??

??_In_??WSAEVENT?hEventObject,//指定所提供的FD_XXX網(wǎng)絡(luò)事件集合相關(guān)的一個(gè)事件對象句柄??

??_In_??long?lNetworkEvents//一個(gè)屏蔽位，指定感興趣的FD_XXX網(wǎng)絡(luò)事件性組合??

);??

它主要由事件對象句柄來完成的，不是通過窗口，通過函數(shù)原型就能看出來。 ? 但是他每次只能等待64個(gè)事件，處理多個(gè)套接字時(shí)有必要組織一個(gè)線程池來進(jìn)行。他的延伸性不如完成端口。

四：Overlapped I/O?事件通知模型

后來，微軟通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，老陳不喜歡上下樓收發(fā)信件，因?yàn)樯舷聵瞧鋵?shí)很浪費(fèi)時(shí)間。于是微軟再次改進(jìn)他們的信箱。新式的信箱采用了更為先進(jìn)的技術(shù)，只要用戶告訴微軟自己的家在幾樓幾號，新式信箱會(huì)把信件直接傳送到用戶的家中，然后告訴用戶，你的信件已經(jīng)放到你的家中了！老陳很高興，因?yàn)樗槐卦儆H自收發(fā)信件了！

Overlapped I/O?事件通知模型和WSAEventSelect模型在實(shí)現(xiàn)上非常相似，主要區(qū)別在"Overlapped"，Overlapped?模型是讓應(yīng)用程序使用重疊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(WSAOVERLAPPED)，一次投遞一個(gè)或多個(gè)Winsock I/O請求。這些提交的請求完成后，應(yīng)用程序會(huì)收到通知。什么意思呢？就是說，如果你想從?socket上接收數(shù)據(jù)，只需要告訴系統(tǒng)，由系統(tǒng)為你接收數(shù)據(jù)，而你需要做的只是為系統(tǒng)提供一個(gè)緩沖區(qū)?~~~~~

五：Overlapped I/O?完成例程模型

老陳接收到新的信件后，一般的程序是：打開信封----掏出信紙?----閱讀信件----回復(fù)信件......為了進(jìn)一步減輕用戶負(fù)擔(dān)，微軟又開發(fā)了一種新的技術(shù)：用戶只要告訴微軟對信件的操作步驟，微軟信箱將按照這些步驟去處理信件，不再需要用戶親自拆信?/閱讀/回復(fù)了！老陳終于過上了小資生活！

上面兩個(gè)模型我們稱為重疊模型，這個(gè)模型可以使程序達(dá)到更佳的性能。設(shè)計(jì)原理是：讓應(yīng)用程序使用重疊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一次投遞一個(gè)或多個(gè)IO請求，針對這些提交的請求，在他們完成之后，應(yīng)用程序可以為他們提供服務(wù)。在上面兩種模型分別是：在事件中使用，在完成例程中使用。

六：IOCP模型

微軟信箱似乎很完美，老陳也很滿意。但是在一些大公司情況卻完全不同！這些大公司有數(shù)以萬計(jì)的信箱，每秒鐘都有數(shù)以百計(jì)的信件需要處理，以至于微軟信箱經(jīng)常因超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而崩潰！需要重新啟動(dòng)！微軟不得不使出殺手锏?......

微軟給每個(gè)大公司派了一名名叫"Completion Port"的超級機(jī)器人，讓這個(gè)機(jī)器人去處理那些信件！

"Windows NT小組注意到這些應(yīng)用程序的性能沒有預(yù)料的那么高。特別的，處理很多同時(shí)的客戶請求意味著很多線程并發(fā)地運(yùn)行在系統(tǒng)中。因?yàn)樗羞@些線程都是可運(yùn)行的?[沒有被掛起和等待發(fā)生什么事]，Microsoft意識(shí)到NT內(nèi)核花費(fèi)了太多的時(shí)間來轉(zhuǎn)換運(yùn)行線程的上下文?[Context]，線程就沒有得到很多CPU時(shí)間來做它們的工作。大家可能也都感覺到并行模型的瓶頸在于它為每一個(gè)客戶請求都創(chuàng)建了一個(gè)新線程。創(chuàng)建線程比起創(chuàng)建進(jìn)程開銷要小，但也遠(yuǎn)不是沒有開銷的。我們不妨設(shè)想一下：如果事先開好?N個(gè)線程，讓它們在那hold[堵塞?]，然后可以將所有用戶的請求都投遞到一個(gè)消息隊(duì)列中去。然后那N?個(gè)線程逐一從消息隊(duì)列中去取出消息并加以處理。就可以避免針對每一個(gè)用戶請求都開線程。不僅減少了線程的資源，也提高了線程的利用率。理論上很不錯(cuò)，你想我等泛泛之輩都能想出來的問題，?Microsoft又怎會(huì)沒有考慮到呢?"-----?摘自nonocast的《理解I/O Completion Port》

ok，最后是我們的完成端口，他提供了很好的伸縮性，往往可以使系統(tǒng)達(dá)到最好的性能，是處理成千上萬的套接字的首選； ?完成端口要求創(chuàng)建一個(gè)windows完成端口對象，這個(gè)對象通過制定數(shù)量的線程，對重疊IO請求進(jìn)行管理，以便為已經(jīng)完成的重疊IO提供服務(wù)；

這里簡要介紹幾種網(wǎng)絡(luò)編程的異步模型，下面開始詳細(xì)給出解釋和實(shí)例！

2012/8/22

jofranks 于南昌

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【网络编程】之五、异步模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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