一个简单的完成端口(服务端_客户端)类.pdf

摘要
当你开发不同类型的软件,你迟早必须处理 C/S 的开发。对一个程序员来说,写一个通用的 C/S 编码是一项困难的工作。本文档提供了一
份简单但是功能强大的 C/S 源码,可以扩展到任何类型的 C/S 应用程序中。这份源码使用了高级的 IOCP 技术,该技术可以高效的服务于
多客户端。IOCP 提供了解决“每个客户端占用一个线程”的瓶颈问题的办法,只使用几个处理线程,异步输入/输出来发送/接收。IOCP
技术被广泛应用在各种类型的高效服务端,例如 Apache 等。这份源码也提供了一系列的在处理通信和 C/S 软件中经常使用的功能,如文
件接收/传送功能和逻辑线程池管理。本文重点在于出现在 IOCP 程序 API 中实用的解决方案,以及关于源码的全面的文档。另外,一份
简单的 echo 版的可处理多连接和文件传输的 C/S 程序也在这里提供。
本文的源码使用了高级的完成端口(IOCP)技术,该技术可以有效地服务于多客户端。本文提出了一些 IOCP 编程中出现的实际问题的解
决方法,并提供了一个简单的 echo 版本的可以传输文件的客户端/服务器程序。程序截图如下:

环境要求
本文读者需要熟悉 C++、TCP/IP、Socket 编程、MFC,和多线程。源码使用 Winsock 和 IOCP 技术,要求:
 Windows NT/2000 或以上:要求 Windows 或以后版本
 Windows 95/98/ME:不支持
 Visual C++.NET,或完整更新过的 Visual C++
引言
本文提出了一个类,可以用在客户端和服务端。这个类使用 IOCP(Input pletion Ports)和异步(非阻塞)机制。通过这些简
单的源码,你可以:
服务或连接多客户端和服务端
异步发送或接收文件
创建并管理一个逻辑工作者线程池,用以处理繁重的客户端/服务器请求或计算
找到一份全面但简单的解决客户端/服务器通信的源码是件困难的事情。在网络上找到的源码要么太复杂(超过 20 个类),要命没有提供
足够的效率。本源码的设计尽可能简单,并提供了充足的文档。在这篇文章中,我们简洁的呈现出了 Winsock API 支持的 IOCP 技术,
说明了在编写过程中出现的棘手问题,并提出了每一个问题的解决方案。
异步完成端口介绍
如果一个服务器应用程序不能同时支持多个客户端,那是毫无意义的,为此,通常使用异步 I/O 请求和多线程。根据定义,一个异步 I/O
请求会立即返回,而留下 I/O 请求处于等待状态。有时,I/O 异步请求的结果必须与主线程同步。这可以通过几种不同方式解决。同步可
以通过下面的方式实现:
使用事件–当异步请求结束时会马上触发一个信号。这种方式的缺点是线程必须检查并等待事件被触发
使用 GetOverlappedResult 函数–这种方式与上一种方式有相同的缺点。
使用 Asynchronous Procedure Calls(或 APC) –这种方式有几个缺点。首先,APC 总是在请求线程的上下文中被请求;第二,为
了执行 APC,请求线程必须在可变等候状态下挂起。
使用 IOCP –这种方式的缺点是必须解决很多实际的棘手的编程问题。编写 IOCP 可能有点麻烦。
为什么使用 IOCP?
通过使用 IOCP,我们可以解决“每个客户端占用一个线程”的问题。通常普遍认为如果软件不能运行在真正的多处理器机器上,执行能力
会严重降低。线程是系统资源,而这些资源既不是无限的,也不是低价的。
IOCP 提供了一种方式来使用几个线程“公平的”处理多客户端的输入/输出。线程被挂起,不占用 CPU 周期直到有事可做。
什么是 IOCP?
我们已经看到 IOCP 只是一个线程同步对象,类似于信号灯,因此 IOCP 并不是一个复杂的概念。一个 IOCP 对象与几个支持待定异步 I/O
请求的 I/O 对象绑定。一个可以访问 IOCP 的线程可以被挂起,直到一个待定的异步 I/O 请求结束。
IOCP 是怎样工作的?
要使用 IOCP,你必须处理三件事情,绑定一个 socket 到完成端口,创建异步 I/O 请求,并与线程同步。为从异步 I/O 请求获得结果,如
那个客户端发出的请求,pletionKey 参数和 OVERLAPPED 结构。
关键参数
pletionKey,是一个 DWORD 类型的变量。你可以传递任何你想传递的唯一值,这个值将总是同该对象绑定。正常情况下
会传递一个指向结构或类的指针,该结构或类包含了一些客户端的指定对象。在源码中,传递的是一个指向 Cli