Socket同步、異步與阻塞、非阻塞

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剛開始學Socket程式設計，隻是做一個簡單的聊天室程式，後來深入進去以後，發現好多問題，先不談widows平台下Socket的三種用法（winapi socket、CAsyncSocket類、CSocket類）,先談談這四種模式的差別，自己到處找資料，總算差不多弄懂了，在此記錄下來：

    在進行網絡程式設計時，我們常常見到同步、異步、阻塞和非阻塞四種調用方式。這些方式彼此概念并不好了解。下面是我對這些術語的了解。

    同步、異步指的是通信模式，而阻塞和非阻塞指的是在接收和發送時是否等待動作完成才傳回，是以不能混淆這四個詞。通信的同步，主要是指用戶端在發送請求後，必須得在服務端有回應後才發送下一個請求。是以這個時候的所有請求将會在服務端得到同步；其次是通信的異步，指用戶端在發送請求後，不必等待服務端的回應就可以發送下一個請求，這樣對于所有的請求動作來說将會在服務端得到異步，這條請求的鍊路就象是一個請求隊列，所有的動作在這裡不會得到同步的。在實作過程中，如果服務端是異步的話，用戶端也是異步的話，通信效率會很高，但如果服務端在請求的傳回時也是傳回給請求的鍊路時，用戶端是可以同步的，這種情況下，服務端是相容同步和異步的。相反，如果用戶端是異步而服務端是同步的也不會有問題，隻是處理效率低了些。

    阻塞和非阻塞隻是應用在請求的讀取和發送。

    同步：所謂同步，就是在發出一個功能調用時，在沒有得到結果之前，該調用就不傳回。按照這個定義，其實絕大多數函數都是同步調用（例如sin, isdigit等）。但是一般而言，我們在說同步、異步的時候，特指那些需要其他部件協作或者需要一定時間完成的任務。最常見的例子就是 SendMessage。該函數發送一個消息給某個視窗，在對方處理完消息之前，這個函數不傳回。當對方處理完畢以後，該函數才把消息處理函數所傳回的 LRESULT值傳回給調用者。

    異步：異步的概念和同步相對。當一個異步過程調用發出後，調用者不能立刻得到結果。實際處理這個調用的部件在完成後，通過狀态、通知和回調來通知調用者。以CAsycSocket類為例（注意，CSocket從CAsyncSocket派生，但是起功能已經由異步轉化為同步），當一個用戶端通過調用 Connect函數發出一個連接配接請求後，調用者線程立刻可以朝下運作。當連接配接真正建立起來以後，socket底層會發送一個消息通知該對象。

    這裡提到執行部件和調用者通過三種途徑傳回結果：狀态、通知和回調。可以使用哪一種依賴于執行部件的實作，除非執行部件提供多種選擇，否則不受調用者控制。如果執行部件用狀态來通知，那麼調用者就需要每隔一定時間檢查一次，效率就很低（有些初學多線程程式設計的人，總喜歡用一個循環去檢查某個變量的值，這其實是一種很嚴重的錯誤）。如果是使用通知的方式，效率則很高，因為執行部件幾乎不需要做額外的操作。至于回調函數，其實和通知沒太多差別。

    同步和異步都隻針對于本機SOCKET而言的     同步模式下，比如RECIEV和SEND，都要確定收到或發送完才傳回，繼續執行下面的代碼     不然就阻塞在哪裡，是以，同步模式下，一般要用到線程來處理。     異步模式就不同了，不管有沒有收到或發送出去，他都馬上傳回，繼續執行下面的代碼，結果又消息通知。  

    阻塞：阻塞調用是指調用結果傳回之前，目前線程會被挂起。函數隻有在得到結果之後才會傳回。

有人也許會把阻塞調用和同步調用等同起來，實際上他是不同的。對于同步調用來說，很多時候目前線程還是激活的，隻是從邏輯上目前函數沒有傳回而已。例如，我們在CSocket中調用Receive函數，如果緩沖區中沒有資料，這個函數就會一直等待，直到有資料才傳回。而此時，目前線程還會繼續處理各種各樣的消息。如果主視窗和調用函數在同一個線程中，除非你在特殊的界面操作函數中調用，其實主界面還是應該可以重新整理。socket接收資料的另外一個函數recv則是一個阻塞調用的例子。當socket工作在阻塞模式的時候，如果沒有資料的情況下調用該函數，則目前線程就會被挂起，直到有資料為止。

    非阻塞：非阻塞和阻塞的概念相對應，指在不能立刻得到結果之前，該函數不會阻塞目前線程，而會立刻傳回。對象的阻塞模式和阻塞函數調用對象是否處于阻塞模式和函數是不是阻塞調用有很強的相關性，但是并不是一一對應的。

    【阻塞對象上可以有非阻塞的調用方式，我們可以通過一定的API去輪詢狀态，在适當的時候調用阻塞函數，就可以避免阻塞。而對于非阻塞對象，調用特殊的函數也可以進入阻塞調用。函數select就是這樣的一個例子。阻塞通信通過重疊通信和計算在許多系統能提高性能。由一個智能通信控制器自動地執行通信的系統是真實的。輕－重線索是取得這種重疊的一種機制。導緻好性能的一個可選的機制是使用非阻塞通信。一個阻塞發送開始調用初始化這個發送操作，但不完成它。在這個消息被從這個發送緩存拷出以前，這個發送開始調用将傳回。需要一個獨立的“發送完成”調用完成這個通信，例如，檢驗從發送緩存拷出的資料。用适當的硬體，在發送被初始化後和它完成以前，來自發送者存儲的資料轉換可以和在發送者完成的計算同時進行。類似地，一個非阻塞“接收開始調用”初始化這個接收操作, 但不完成它。在一個消息被存入這個接收緩存以前，這個調用将傳回。須要一個獨立的“接收完成”調用完成這個接收操作，并檢驗被接收到這個接收緩存的資料。用适當的硬體，在接收操作初始化後和它完成以前，到接收者存儲的資料轉換可以和計算同時進行。非阻塞接收的使用雖着資訊較早地在接收緩存位置被提供，也可以避免系統緩存和存儲器到存儲器拷貝。非阻塞發送開始調用能使用與阻塞發送一樣的四種模式: 标準, 緩存, 同步和準備好模式。這些具有同樣的意義。無論一個比對接收是否已登入，能開始除“準備好”以外的所有模式的發送；隻要一個比對接收已登入，就能開始一個非阻塞“準備好”發送。在所有情況下，發送開始調用是局部的：無論其它程序的狀态如何，它立刻傳回。如果這個調用使得一些系統資源用完，那麼它将失敗并傳回一個錯誤代碼。高品質的MPI實作應保證這種情況隻在“病态”時發生。即，一個MPI實作将能支援大數量挂起非阻塞操作。當資料已被從發送緩存拷出時，這個發送完成調用傳回。它可以帶有附加的意義，這取決于發送模式。如果發送模式是“同步的”，那麼隻有一個比對接收已開始這個發送才能完成。即，一個接收已被登入，并已和這個發送比對。這時，這個發送完成調用是非局部的。注意，在接收完成調用發生以前，如果一個同步、非阻塞發送和一個非阻塞接收比對, 它可以完成。(發送者一“知道”轉換将結束，它就能完成，但在接收者“知道”轉換将結束以前)。如果發送模式是“緩存”，并沒有挂起接收，那麼消息必須被緩存。這時，發送完成調用是局部的，而且無論一個比對接收的狀态如何，它必須成功。如果發送模式是标準的，同時這個消息被緩存，那麼在一個比對接收發生以前，發送結束調用可以傳回。另一方面，發送完成直到一個比對接收發生才可以完成，并且這個消息已被拷到接收緩存。非阻塞發送能被用阻塞接收比對，反過來也可以。給使用者的建議. 一個發送操作的完成, 對于标準模式可以被延遲, 對于同部模式必須延遲, 直到一個比對接收登入。這兩種情況下非阻塞發送的使用允許發送者提前于接收者進行，以便在兩程序的速度方面，計算更容忍波動。緩存和準備好模式中的非阻塞發送有一個更有限的影響。一可能一個非阻塞發送将傳回，而一個阻塞發送将在資料被從發送者存儲拷出後傳回。隻要在資料拷貝能和計算同時的情況下，非阻塞發送的使用有優點。消息發送模式隐含着由發送者初始化通信。當發送者初始化通信(資料被直接移到接收緩存, 并不要求排隊一個挂起發送請求) 時，如果一個接收已登入，這個通信一般将有較低的額外負擔。但是，隻在比對發送已發生後，一個接收操作能完成。當非阻塞接收等待發送時，沒有阻塞接收，它的使用允許得到較低的通信額外負擔。】

同步比喻：

    我們知道Socket傳輸中，拿TCP傳輸為例，假設伺服器A 客戶機B進行通信傳輸。首先需要在A機建立監聽線程。監聽某一端口，那麼B機可以向A機發送通訊請求，B機連接配接到A機以後。A機可以從他的監聽隊列中取的一個監聽對象。在A端拿到了這個Socket對象就可以進行接收跟發送資料了。這裡問題就出現了。假如B端在請求A端的時候請求成功就發送一條資料。那麼A端就可以直接拿Socket對象得到他的資訊。但是假如B端并沒有在連接配接成功後直接發送資訊而是在後來不确定的時間這内發送的資訊。那麼A端就無法得到這條資訊。通常的做法是用一個定時器去不短的掃描這個資料緩存區。看是不是有資料存在，這樣效率非常低下。那麼如何解決這個問題呢。就用到了我們的異步傳輸。異步傳輸的原理是。在A端得到這個SOCKET對象以後并不是直接去接收資料而是建立一個回調函數。回調函數是由系統維護的。他在指定的時間自動去掃描資料存儲區。假如有資料他就把資料存儲到指定的位元組數組中。不用使用者自己去關心。  

    那麼同步與異步分别應用于什麼情況呢？假如使用者的SOCKET連接配接資料比較短暫的。一次連接配接直接發送資料的或用戶端比較少的就使用同步假如使用者的SOCKET屬于長時間連接配接的就使用異步方式!