深入 CSocket 編程之阻塞和非阻塞模式
有時，花上幾個小時閱讀、調試、跟蹤優秀的源碼程序，能夠更快地掌握某些技術關鍵點和精髓。當然，前提是對這些技術大致上有一個了解。
我通過幾個采用 CSocket 類編寫并基于 Client/Server （客戶端 / 服務端）的網絡聊天和傳輸文件的程序 ( 詳見： 源代碼參考 ) ，在調試這些程序的過程中，追蹤深入至 CSocket 類核心源碼 Sockcore.cpp ， 對于CSocket 類的運行機制可謂是一覽無遺，并且對于阻塞和非阻塞方式下的 socket 程序的編寫也是稍有體會。
閱讀本文請先注意：
這里的阻塞和非阻塞的概念僅適用于 Server 端 socket 程序。socket 意為套接字，它與 Socket 不同，請注意首字母的大小寫。
客戶端與服務端的通信簡單來講：服務端 socket 負責監聽，應答，接收和發送消息，而客戶端 socket 只是連接，應答，接收，發送消息。此外，如果你對于采用 CSocket 類編寫 Client/Server 網絡程序的原理不是很了解，請先查詢一下（ 詳見：參考書籍和在線幫助 ）。
在此之前，有必要先講述一下： 網絡傳輸服務提供者， ws2_32.dll ， socket 事件 和 socket window 。
1、網絡傳輸服務提供者（網絡傳輸服務進程）， Socket 事件， Socket Window
網絡傳輸服務提供者 （ transport service provider ）是以 DLL 的形式存在的，在 windows 操作系統啟動時由服務進程 svchost.exe 加載。當 socket 被創建時，調用 API 函數 Socket （在 ws2_32.dll 中）， Socket 函數會傳遞三個參數 : 地址族，套接字類型 ( 注 2 ) 和協議，這三個參數決定了是由哪一個類型的 網絡傳輸服務提供者 來啟動網絡傳輸服務功能。所有的網絡通信正是由網絡傳輸服務提供者完成 , 這里將 網絡傳輸服務提供者 稱為 網絡傳輸服務進程 更有助于理解，因為前文已提到 網絡傳輸服務提供者 是由 svchost.exe 服務進程所加載的。
下圖描述了網絡應用程序、 CSocket （ WSock32.dll ）、 Socket API(ws2_32.dll) 和 網絡傳輸服務進程 之間的接口層次關系：
當 Client 端 socket 與 Server 端 socket 相互通信時，兩端均會觸發 socket 事件。這里僅簡要說明兩個 socket 事件：
FD_CONNECT: 連接事件 , 通常 Client 端 socket 調用 socket API 函數 Connect 時所觸發，這個事件發生在 Client 端。
FD_ACCEPT ：正在引入的連接事件，通常 Server 端 socket 正在接收來自 Client 端 socket 連接時觸發，這個事件發生在 Server 端。
網絡傳輸服務進程 將 socket 事件 保存至 socket 的事件隊列中。此外， 網絡傳輸服務進程 還會向 socket window 發送消息 WM_SOCKET_NOTIFY , 通知有 socket 事件 產生，見下文對 socket window 的詳細說明。
調用 CSocket::Create 函數后，socket 被創建。 socket 創建過程中調用 CAsyncSocket::AttachHandle(SOCKET hSocket, CAsyncSocket* pSocket, BOOL bDead) 。該函數的作用是： 將 socket 實例句柄和 socket 指針添加至 當前模塊狀態 （ 注 1 ）的一個映射表變量 m_pmapSocketHandle 中。
在 AttachHandle 過程中，會 new 一個 CSocketWnd 實例 ( 基于 CWnd 派生 ) ，這里將這個實例稱之為 socket window ，進一步理解為它是存放所有 sockets 的消息池 （ window 消息），請仔細查看，這里 socket 后多加了一個 s ，表示創建的多個 socket 將共享一個 消息池 。
當 Client 端 socket 與 Server 端相互通信時 , 此時 網絡傳輸服務進程 向 socket window 發送消息 WM_SOCKET_NOTIFY ，需要說明的是 CSocketWnd 窗口句柄保存在 當前模塊狀態 的 m_hSocketWindow 變量中。
2、阻塞模式
阻塞模式下 Server 端與 Client 端之間的通信處于同步狀態下。在 Server 端直接實例化 CSocket 類，調用 Create 方法創建 socket ，然后調用方法 Listen 開始偵聽，最后用一個 while 循環阻塞調用 Accept 函數用于等待來自 Client 端的連接，如果這個 socket 在主線程（主程序）中運行，這將導致主線程的阻塞。因此，需要創建一個新的線程以運行 socket 服務。
調試跟蹤至 CSocket::Accept 函數源碼：
while(!Accept(...))
{
// The socket is marked as nonblocking and no connections are present to be accepted.
if (GetLastError() == WSAEWOULDBLOCK) PumpMessage(FD_ACCEPT);
else
return FALSE;
}
它不斷調用 CAsyncSocket::Accept （ CSocket 派生自 CAsyncSocket 類）判斷 Server 端 socket 的事件隊列中是否存在正在引入的連接事件 - FD_ACCEPT （見 1 ），換句話說，就是判斷是否有來自 Client 端 socket 的連接請求。
如果當前 Server 端 socket 的事件隊列中存在正在引入的連接事件， Accept 返回一個非 0 值。否則， Accept 返回 0，此時調用 GetLastError 將返回錯誤代碼 WSAEWOULDBLOCK ，表示隊列中無任何連接請求。注意到在循環體內有一句代碼： PumpMessage(FD_ACCEPT);
PumpMessage 作為一個消息泵使得 socket window 中的消息能夠維持在活動狀態。實際跟蹤進入 PumpMessage 中，發現這個消息泵與 Accept 函數的調用并不相關，它只是使很少的 socket window 消息（典型的是 WM_PAINT 窗口重繪消息）處于活動狀態，而絕大部分的 socket window 消息被阻塞，被阻塞的消息中含有 WM_SOCKET_NOTIFY。
很顯然，如果沒有來自 Client 端 socket 的連接請求， CSocket 就會不斷調用 Accept 產生循環阻塞，直到有來自 Client 端 socket 的連接請求而解除阻塞。
阻塞解除后，表示 Server 端 socket 和 Client 端 socket 已成功連接， Server 端與 Client 端彼此相互調用 Send 和 Receive 方法開始通信。
3、非阻塞模式
在非阻塞模式下 利用 socket 事件 的消息機制， Server 端與 Client 端之間的通信處于異步狀態下。
通常需要從 CSocket 類派生一個新類，派生新類的目的是重載 socket 事件 的消息函數，然后在 socket 事件 的消息函數中添入合適的代碼以完成 Client 端與 Server 端之間的通信，與阻塞模式相比，非阻塞模式無需創建一個新線程。
這里將討論當 Server 端 socket 事件 － FD_ACCEPT 被觸發后，該事件的處理函數 OnAccept 是如何進一步被觸發的。其它事件的處理函數如 OnConnect, OnReceive 等的觸發方式與此類似。
在 1 中已提到 Client/Server 端通信時， Server 端 socket 正在接收來自 Client 端 socket 連接請求，這將會觸發 FD_ACCEPT 事件，同時 Server 端的 網絡傳輸服務進程 向 Server 端的 socket window (CSocketWnd ）發送事件通知消息 WM_SOCKET_NOTIFY , 通知有 FD_ACCEPT 事件產生 , CsocketWnd 在收到事件通知消息后，調用消息處理函數 OnSocketNotify:
LRESULT CSocketWnd::OnSocketNotify(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
CSocket::AuxQueueAdd(WM_SOCKET_NOTIFY, wParam, lParam);
CSocket::ProcessAuxQueue();
return 0L ;
}
消息參數 wParam 是 socket 的句柄， lParam 是 socket 事件 。這里稍作解釋一下，CSocketWnd 類是作為 CSocket 類的 友元類 ，這意味著它可以訪問 CSocket 類中的保護和私有成員函數和變量， AuxQueueAdd 和 ProcessAuxQueue 是 CSocket 類的靜態成員函數，如果你對友元不熟悉，請迅速找本有關 C++ 書看一下友元的使用方法吧！
ProcessAuxQueue 是實質處理 socket 事件的函數，在該函數中有這樣一句代碼： CAsyncSocket* pSocket = CAsyncSocket::LookupHandle((SOCKET)wParam, TRUE);
其實也就是由 socket 句柄得到發送事件通知消息的 socket 指針 pSocket：從 m_pmapSocketHandle 中查找！
最后， WSAGETSELECTEVENT(lParam) 會取出事件類型，在一個簡單的 switch 語句中判斷事件類型并調用事件處理函數。在這里，事件類型是 FD_ACCEPT ，當然就調用 pSocket->OnAccept ！
結束語
Server 端 socket 處于阻塞調用模式下，它必須在一個新創建的線程中工作，防止主線程被阻塞。
當有多個 Client 端 socket 與 Server 端 socket 連接及通信時， Server 端采用阻塞模式就顯得不適合了，應該采用非阻塞模式 , 利用 socket 事件 的消息機制來接受多個 Client 端 socket 的連接請求并進行通信。
在非阻塞模式下，利用 CSocketWnd 作為所有 sockets 的消息池，是實現 socket 事件 的消息機制的關鍵技術。文中存在用詞不妥和可能存在的技術問題，請大家原諒，也請批評指正，謝謝！
注：
當前模塊狀態——用于保存當前線程和模塊狀態的一個結構，可以通過 AfxGetThreadModule() 獲得。AFX_MODULE_THREAD_STATE 在 CSocket 重新定義為 _AFX_SOCK_THREAD_STATE 。
socket 類型——在 TCP/IP 協議中， Client/Server 網絡程序采用 TCP 協議：即 socket 類型為 SOCK_STREAM ，它是可靠的連接方式。在這里不采用 UDP 協議：即 socket 類型為 SOCK_DGRAM ，它是不可靠的連接方式。
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