WSAAsyncSelect 消息模型

Posted 2020-11-10 GunLun

select 模型虽然可以管理多个socket，但是它涉及到一个时机的问题，select模型会针对所管理的数组中的每一个socket循环检测它管理是否在对应的数组中，从时间复杂度上来说它是O(n^2)的,而且还有可能发生数组中没有socket处于待决状态而导致本轮循环做无用功的情况，针对这些问题，winsock中有了新的模型——WSAAsyncSelect 消息模型

消息模型的核心是基于Windows窗口消息获得网络事件的通知，Windows窗口是用来与用户交互的，而它并不知道用户什么时候会操作窗口，所以Windows窗口本身就是基于消息的异步通知，网络事件本身也是一个通知消息，将二者结合起来可以很好的使socket通知像消息那样当触发通知时调用窗口过程。这样就解决了select中的时机问题和里面两层循环的问题
WSAAsyncSelect函数原型如下:

int WSAAsyncSelect(
    __in  SOCKET s,
    __in  HWND hWnd,
    __in  unsigned int wMsg,
    __in  long lEvent
);

第一个参数是绑定的socket，第二个参数是消息所对应的窗口句柄，第三个参数是对应的消息，这个消息需要自己定义，第4个参数是我们所关心的事件，当在s这个socket发生lEvent这个事件发生时会向hWnd对应的窗口发送wMsg消息。
在消息附带的两个参数wParam和lParam中，lParam的高位16位表示当前的错误码，低16位表示当前socket上发生的事件。其中事件的取值如下:

1. FD_WRITE : 当socket上可写时触发该事件，FD_WRITE的触发与调用send没有必然的联系，FD_WRITE只是表示socket已经为发送准备好了必要的条件，其实调用时可以不必理会这个事件，只需要在想发送数据的场合调用send，一般来说FD_WRITE只在这些条件下触发：a) 调用connect函数成功连接到服务器 b) 调用accept接受连接成功后（该条件是绑定在accept返回的那个与客户端通讯的socket上) c）调用send，sendto 失败并返回WSAWOULDBLOCK(由于是异步操作，可能同时客户端也在发数据, 此时可能导致send失败)
   为了方便我们处理这些参数，WinSock 提供了两个宏来解析它的高16位和低16位，分别是WSAGETSELECTERROR和WSAGETSELECTEVENT
   而lParam则保存了当前触发事件的socket句柄

如果对一个句柄调用了WSAAsyncSelect 并成功后，对应的socket会自动编程非阻塞模式。它就不像前面的select模型那样需要显示调用ioctrlsocket将socekt设置为非阻塞。
另外不需要每个socket都定义一个消息ID，通常一个ID已经足够处理所有的socket事件。
下面是一个具体的例子

int _tmain(int argc, TCHAR *argv[])
{
    WSADATA wd = {0};
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wd);
    SOCKADDR_IN SrvAddr = {AF_INET};
    SrvAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    SrvAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    SOCKET skServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP);
    if (INVALID_SOCKET == skServer)
    {
         printf("初始化socket失败，错误码为:%08x\n", WSAGetLastError());
         goto __CLEAR_UP;
    }

    if (0 != bind(skServer, (SOCKADDR*)&SrvAddr, sizeof(SOCKADDR)))
    {
         printf("绑定失败，错误码为:%08x\n", WSAGetLastError());
         goto __CLEAR_UP;
    }

    if (0 != listen(skServer, 5))
    {
        printf("监听失败，错误码为:%08x\n", WSAGetLastError());
        goto __CLEAR_UP;
    }

    RegisterWindow();
    CreateAndShowWnd();

    g_uSockMsgID = RegisterWindowMessage(SOCKNOTIFY_MESSAGE);
    WSAAsyncSelect(skServer, g_hMainWnd, g_uSockMsgID, FD_ACCEPT | FD_CLOSE);

    MessageLoop();
__CLEAR_UP:
    if (INVALID_SOCKET != skServer)
    {
        closesocket(skServer);
    }
    WSACleanup();
    return 0;
}

LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    LRESULT lRes = 0;
    switch (uMsg)
    {
    case WM_CLOSE:
       {
             CloseWindow(hwnd);
               DestroyWindow(hwnd);
         }   
        break;
    case WM_PAINT:
        {
                PAINTSTRUCT ps = {0};
                BeginPaint(hwnd, &ps);
                EndPaint(hwnd, &ps);
        }
        break;
    case WM_DESTROY:
          PostQuitMessage(0);
          break;
    default:
            if (uMsg == g_uSockMsgID)
            {
                   lRes = ParseNotifyMessage(wParam, lParam);
            }
            lRes = DefWindowProc(hwnd, uMsg, wParam, lParam);
    }

    return lRes;
}

LRESULT ParseNotifyMessage(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    WORD wNotify = WSAGETSELECTEVENT(lParam);
    WORD wError = WSAGETSELECTERROR(lParam);

    if (wNotify == FD_ACCEPT)
    {
          return OnAcceptMsg((SOCKET)wParam, lParam);
    }else if (wNotify == FD_READ)
    {
          return OnReadMsg((SOCKET)wParam, lParam);
    }

    return 1;
}

LRESULT OnAcceptMsg(SOCKET s, LPARAM lParam)
{
    SOCKADDR_IN AddrClient = {0};
    int nAddrSize = sizeof(SOCKADDR);
    SOCKET sClient = accept(s, (SOCKADDR*)&AddrClient, &nAddrSize);
    printf("有客户端连接进来[%s:%u]\n", inet_ntoa(AddrClient.sin_addr), ntohs(AddrClient.sin_port));
    return WSAAsyncSelect(sClient, g_hMainWnd, g_uSockMsgID, FD_WRITE | FD_READ | FD_CLOSE);
}

LRESULT OnReadMsg(SOCKET s, LPARAM lParam)
{
    char *pszBuf = (char*)HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, 1024);
    ZeroMemory(pszBuf, 1024);
    int nTotalSize = 0;
    int i = 1;

    while (TRUE)
    {
          i++;
            int nReadSize = recv(s, pszBuf + nTotalSize, 1024, 0);
            if (nReadSize < 1024)
            {
                nTotalSize += nReadSize;
                break;
            }

            nTotalSize += nReadSize;
            HeapReAlloc(GetProcessHeap(), 0, pszBuf, 1024 * i);
    }

    if (strcmp(pszBuf, "exit") == 0)
    {
            shutdown(s, SD_BOTH);
            closesocket(s);
    }

    send(s, pszBuf, nTotalSize, 0);
    HeapFree(GetProcessHeap(), 0, pszBuf);

    return 0;
}

---

在上面的代码中我们在main函数中创建了窗口程序，而常规的都是在WinMain中创建，其实从本质上讲控制台程序和窗口程序都是一个进程，至于以main作为入口还是以WinMain作为入口只是习惯上这样，但是并没有硬性规定。
在创建窗口之后我们将监听socket也绑定到窗口消息中，然后在对应的消息中判断FD_ACCEPT事件，如果是则调用accept进行连接。并将对生成的socket进行绑定。
在接下来的socket消息中主要处理FD_READ事件，当发生READ事件时调用read接收数据，然后调用send将数据原封不动的发送出去。

从上面的代码上看，该模型相对于select来说省去了查看socket是否在对应数组中的操作，减少了循环。而且可以很好的把握什么调用时机问题。
主要的缺点是它需要一个窗口，这样在服务程序中基本就排除掉了这个模型，它基本上只会出现在客户端程序中。
另外如果在一个窗口中需要管理成千上万个句柄时，它的性能会急剧下降，因此它的伸缩性较差。但是在客户端中基本不存在这个问题，所以如果要在客户端中想要减少编程难度，它是一个不二的选择