C++Socket编程—socket网络模型之select模型

一、select模型是什么

select模型是Windows sockets中最常见的IO模型。它利用select函数实现IO 管理。通过对select函数的调用，应用程序可以判断套接字是否存在数据、能否向该套接字写入据。

二、为什么要使用select模型？

解决基本C/S模型中，accept()、recv()、send()阻塞的问题，以及C/S模型需要创建大量线程，客户端过多就会增加服务器运行压力

三、select模型与C/S模型的不同点    

    • C/S模型中accept()会阻塞一直傻等socket来链接
    • select模型只解决accept()傻等的问题，不解决recv(),send()执行阻塞问题
    其实select模型解决了实现多个客户端链接，与多个客户端分别通信
    两个模型都存在recv(),send()执行阻塞问题
    • 由于服务器端，客户端不需要（客户端只有一个socket，可以通过加线
    程解决同时recv和send）


select函数决定一个或者多个套接字（socket）的状态，如果需要的话，等待执行异步I/O。

四、select模型的API函数

int select(
              __in     int    nfds,
              __inout    fd_set *readfds,
              __inout  fd_set *writefds,
              __inout  fd_set *exceptfds,
              __int       const struct timeval *timeout
              );

参数：
 nfds：忽略。
 readnfds: 指向检查可读性的套接字集合的可选的指针。
 writefds: 指向检查可写性的套接字集合的可选的指针。
 exceptfds: 指向检查错误的套接字集合的可选的指针。
 timeout: select函数需要等待的最长时间，需要以TIMEVAL结构体格式提供此参数，对于阻塞操作，此参数为null。
 
返回值：
       select函数返回那些准备好并且包含在fd_set结构体的套接字的总数，如果超时,则返回0;如果错误发生，返回SOCKET_ERROR。如果返回值为SOCKET_ERROR，可以通过WSAGetLastError函数检索指定的错误码。

五、代码示例

select模型下的客户端服务器简单收发数据通信：

客户端：

int main()
{
// 	1) 创建socket
	SOCKET sockServer = socket(
		AF_INET,
		SOCK_STREAM, //流式 
		IPPROTO_TCP);//tcp协议


	// 	2) 绑定端口
	sockaddr_in siServer;
	siServer.sin_family = AF_INET;
	siServer.sin_port = htons(9527);
	siServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	int nRet = bind(sockServer, (sockaddr*)&siServer, sizeof(siServer));
	if (nRet == SOCKET_ERROR)
	{
		printf("绑定失败 \r\n");
		return 0;
	}

	// 	3) 监听
	nRet = listen(sockServer, SOMAXCONN);
	if (nRet == SOCKET_ERROR)
	{
		printf("监听失败 \r\n");
		return 0;
	}
	
	//创建线程, 检测socket是否有数据可读, 并且处理
	vector<SOCKET> vctClients;
	HANDLE hTread = CreateThread(NULL, 0, HandleClientsThread, (LPVOID)&vctClients, 0, NULL);
	CloseHandle(hTread);
		
	while (true)
	{
		// 	4) 接受连接
		sockaddr_in siClient;
		int nSize = sizeof(siClient);
		SOCKET sockClient = accept(sockServer, (sockaddr*)&siClient, &nSize);
		if (sockClient == SOCKET_ERROR)
		{
			printf("接受连接失败 \r\n");
			return 0;
		}
		printf("IP:%s port:%d 连接到服务器. \r\n",
			inet_ntoa(siClient.sin_addr),
			ntohs(siClient.sin_port));

		g_lock.Lock();  //加上线程锁
		vctClients.push_back(sockClient);
		g_lock.UnLock();
	}
    return 0;
}

 服务器：

bool HandleData(SOCKET sockClient)
{
	// 	5) 收发数据
	char aryBuff[MAXWORD] = { 0 };
	int nRet = recv(sockClient, aryBuff, sizeof(aryBuff), 0);
	if (nRet == 0 || nRet == SOCKET_ERROR)
	{
		printf("接受数据失败 \r\n");
		return false;
	}
	printf("收到数据: %s \r\n", aryBuff);

	char szBuff[] = { "recv OK " };
	nRet = send(sockClient, szBuff, sizeof(szBuff), 0);
	if (nRet == SOCKET_ERROR)
	{
		printf("数据发送失败 \r\n");
		return false;
	}

	return true;
}

//线程, 用来处理客户端, 和客户端进行数据的收发
DWORD WINAPI HandleClientsThread(LPVOID pParam)
{
	vector<SOCKET>& vctClients = *(vector<SOCKET>*)pParam;

	while (TRUE)
	{
		fd_set fdRead;
		FD_ZERO(&fdRead); //初始化

		//将所有的socket放入数组
		g_lock.Lock();
		for (auto sock:vctClients)
		{
			FD_SET(sock, &fdRead);
		}
		g_lock.UnLock();

		//检测指定的socket
		timeval tv = {1, };
		int nRet = select(fdRead.fd_count, &fdRead, NULL, NULL, &tv);
		if (nRet == 0 || nRet == SOCKET_ERROR) 
		{
			continue;
		}

		//处理数据
		g_lock.Lock();
		for (auto itr = vctClients.begin(); itr != vctClients.end(); ++itr)
		{
			//判断socket是否是可以读数据了
			if (FD_ISSET(*itr, &fdRead))
			{
				if (!HandleData(*itr))
				{
					//连接断开
					vctClients.erase(itr);
					break;
				}
			}
		}
		g_lock.UnLock();
	}

	return 0;
}