不会飞的鸟

PowerDesigner UML 建模简介

引言
    PowerDesigner支持UML1.3的所有图包括用例图、序列图和类图、活动图表和组件图表等，并全面支持UML2.0。改进了面向对象分析与设计(OOAD)分析方法并增强了与开发过程的集成。
   
    PowerDesigner 能够帮助您构建适应现代 IT 发展的传统商务和电子商务系统，使用 Java 等面向对象的语言以及 XML 等新技术，以物理或虚拟的方式与我们的数据库技术合并。我们的目标是根据您的需求，提供随时随地访问信息、控制业务流程的能力，并通过计算机和最新技术赋予企业在当今任何市场上先拔头筹的竞争优势。

我们的分析方法和设计技术将会是多种多样的，从业务流程建模，到 UML 面向对象分析和设计，以及传统的关系建模等。本文将帮助您深入了解 UML 这项强大的技术，它可以帮助您的企业创建出高效的传统商务和电子商务系统。 
    面向对象的分析

    在您准备为企业作出系统和软件投资前，必须首先了解企业的实际需求，明确所部署的技术将如何帮助您的企业获取更大的成功。您可以使用 UML，借助用例图、序列图和活动图来进行分析。这些图表将帮助您规划系统的范围、动态性能、以及表现方式等。不必考虑实施细节，您希望获得的只是按照您的需求而表现的系统性能。

用例图(The Use Case Diagram)

UML 用例图提供了一个系统环境的建模方式。它能够帮助您确定系统/应用程序的外部和内部元素以及系统范围。作为图形建模模式，它在您需要与所收集的系统需求进行对话时也将有所帮助，对于研制成品的开发团队来说，更是有着举足轻重的重要性。对于企业的所有者，或第一次接触该软件产品的用户也有很大的帮助作用。用例图能够以可视化的方式，表达系统如何满足所收集的业务规则，以及特定的用户需求等信息。

在项目后期，也能够用到 UML 用例图。您可以通过用例图中定义的需求来协助测试项目的相关功能。您不仅可以验证系统性能是否无错误（无崩溃或明显的非逻辑响应），还可以验证系统运行时是否按照要求，执行了指定命令。这样，您可以测试系统是否完全满足了要求，以确信成品可以投入生产——也就是说，它已完全满足了用户的需求。

只有确保满足了合理、实用的各项需求，才能确保 IT 项目的更大成功。

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序列图(The Sequence Diagram)

 

您可以使用 UML 序列图细化需求并对设计元素进行链接。序列图允许高层和低层对象间的交互文档。该交互在角色（与用例图中的角色相同）和类实例（运行于计算机内存中的技术对象和细节对象）之间显示。

通过序列图，您可以按照系统特定方案中事件（消息）的精确顺序来描述随时间变化的系统行为。使用序列图进行用例分析并引导设计：您可以决定将对用例图所定义的管理任务负责的系统对象类型，并决定哪种对象将管理系统内外的“会话”或通信。由于消息已从序列图中抽出，您可以描述类和接口（我们最后要编译和部署的代码元素）所需的某些关键操作（方法）。

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活动图(The Activity Diagram)

 

UML 活动图设计用于帮助您了解系统中对象的动态变化。用于描述某一特定类或一组类如何协同工作。与序列图有所不同，活动图不是一系列与时间相关的通信，而是从一个任务到另一任务的控制转移，同时指定谁（哪个对象）对发生的任务负责。

UML 活动图也是业务流程的技术视图。可对业务工作流进行分析或在“业务流程建模”工作后可获得活动图。

活动图还可帮助构造系统内元素的详细动态视图（EJB 如何互操作等）。

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通过分析推动设计

通过分析模型可捕获独立于实施细节之外的系统意向和预期行为，与使用的语言、部署的应用程序服务器或使用的体系结构都没有关系。但是，设计阶段开始后，一切都发生了变化。您必须进入生产环境的细节并将软件构建至特定的体系结构。设计是对系统的实施。

如果设计是由分析得到的，您可以更加确信所编写的系统行为的正确性，确认所开发的成果将是一个按需求构建的系统。您将获得高度成功——让用户得到所需要的系统。您还可以直接利用分析得出的信息而无需在设计过程中重新生成，从而缩减开发时间，由于不必“重新复制”任何工作，因此减少了人为错误。

通过分析，我们可获得什么呢？通过用例图可以发现对象并促进类和接口的创建。一个或更多类和接口可以实现一个角色，您可以在角色定义中直接创建类和接口。您还可以将角色链接到现有的类和接口，显示如何使用一条代码来满足所分析的多个元素。

通过序列图可以发现方法并促进类操作的创建。如果您需要向类发送消息，您可以调用该类的方法。序列图中的消息可以用来自动创建操作或链接到现有操作。您可以通过链接跟踪方法的功能，包括将哪些作为输入内容和必须返回哪些内容等等。

设计所包含的内容

您已经知道要构建的内容，现在您需要表述如何构建。您需要确定业务逻辑所在的位置：可以置于应用程序服务器的 EJB 等组件中，也可以置于使用 VB 或 PowerBuilder 等语言、作为客户端应用程序一部分的类或组件中，或者做为触发器和过程内置于关系数据库中。您需要根据需求做出一些选择，包括扩展性、安全、性能和可访问性等方面。

UML 类图和组件图将用于定义详细的技术系统静态结构。

类图 (The Class Diagram)

UML 类图、业务逻辑和所有支持结构一同被用于定义全部的代码结构。既然类图用来模拟开发中所维护的实际代码，显然它是 Java 或 PowerBuilder 等对象语言的概括性表述。您还可以使用 UML 类图来概括 XML 中的复杂结构，令其更易于开发和理解。

可以从 UML 类图上生成代码。还可以在开发过程中编辑该代码以完善、测试和部署最终运行的应用程序。由于 PowerDesigner 在对象语言和 UML 类图之间具有 1:1 的映射功能，您还可以实施反向工程代码，读取源文件并创建新的类图。您可以更深入地理解现有系统并简化集成和维护工作。

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组件图(The Component Diagram)

 

UML 组件图将被用于在更大的黑匣视图（Black Box View）中描述高级对象的定义和相关性。它仍然是一个设计模型,并且是代码的直接概括。例如，一个 EJB 的组件标识直接链接到实施所必需的一系列类和接口，并将生成所需代码来推动最终 bean 的开发。

组件图比组件体系结构的代码层视图更容易理解和管理。还可以通过编写组件接口的文档来实现代码的共享和反复使用，用户无需（或很少）了解组件的实施细节即可在其他项目和系统中使用这些代码。

右击Customer EntityBean_CMP，选择Create/Update Class Diagram,生成如下class diagram:

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循环叠代工程

 

世界不是一成不变的，您的 IT 项目也如此。在您了解需求，通过分析进行了设计，并构建了系统的某些元素后，必然还会遇到新的变化，如要更新定义，又或者现有用例图中存在某些需要改正的错误，代码在 IDE 和文本编辑器中被编辑以及数据库被DBA 优化等。必须管理和掌握所有需要更改的细节，以确保所构建的系统能够与业务需求保持一致。

往返工程的一个方案是当代码在开发过程中被更改时，需要在类图中反映出来。具体细节如下：
1. 创建类图并将业务逻辑元素添加到模型中
2. 生成文件系统的应用程序代码
3. 在 IDE 或文本编辑器中编辑代码
4. 编辑设计，此时忽略在生成的代码中所发生的更改
5. 对编辑内容实施反向工程，直到与现有类图一致
6. 将设计过程中完成的工作与开发时编辑的内容同步（合并）
7. 生成新代码，该代码是设计代码和开发人员更改代码的总和

当对类图进行了修改以反映新的设计内容时，应该使用同步/合并技术防止丢失开发人员的工作成果，同时允许设计人员接受或拒绝开发过程中所做的更改。这样，PowerDesigner 令 IT 能够完全控制体系结构，这正是制胜的关键。

PowerDesigner 的功能并不是仅限于此！现在设计模型已被更新，您可以将这些更改链接到分析中。有可能您在分析中发现了新的需求，可以将这一更改反映到设计中并编写代码。使用 PowerDesigner 中领先的 Compare/Merge 技术（在 September Blueprint 中讨论过），您可以在开发周期的所有模型和阶段中获得真正的往返同步。

对象图(Object Diagram)
       与类图一样，对象图也是一个 UML 静态结构图；它定义了系统在给定时刻具有的物理元素，而没有具体考虑系统的动态活动。它与代码一一对应，但与类图不同，我们现在讨论的是具体的分类器，而不是分类器定义。将对象图描述为类实例图可能最为合适。

对象图的主要用途是进行分析。类图中无法表示的类之间存在不确定的约束。我们将使用对象图来记录这些约束。而且，在我们查看所管理的具体类实例示例以阐明这些元素之间的交互作用关系时，对象图还允许我们定义具体的“What if”场景。

以下内容适用于 OO 建模的初学者：分类器是抽象的对象结构定义。分类器可以告诉我们所管理的是什么类型的数据（属性/成员表示数据元素）以及该分类器具有什么能力（操作/方法表示对象的行为）。实例是具体的分类器示例。假定定义一个名为 Customer 的类，该类具有 Name 属性。类 Customer 的实例“Jane Doe”是姓名恰为“Jane Doe”的客户。实例通常具有比分类器更丰富的含义，这是因为分类器表示某种级别的概述。收集某个分类器的若干个实例或示例可能有助于您理解其用途并更好地使用它。

因此，对象图是类图的具体形式，表示类实例样本，并且显示了键值和关系。例如，CustomerBean 类具有以下客户实例：该客户的 ID 为 52271，姓名为“John Doe”。该客户实例与三个订单实例（三份订单）相关，订单编号分别为122047、122103 和 122399。

协作图(Collaboration Diagram)

    协作图和序列图非常相似。实际上，序列图和协作图可以有效地交替使用，并可以简便的相互转换。其区别在于用户阅读和理解的方式不同。序列图具有很好的层次性，并且围绕时间构造。协作图则主要是围绕对象结构构造。通过在图中对消息进行编号可以表示消息的顺序。采用这种方式时，即使图的结构不是基于时间的，也将保持定时关系。

协作图借助于系统中元素或对象之间的交互作用，表示系统的动态方面，即在一段时间内的表现方式。它通过表示系统的静态结构来对类图和对象图进行补充，但不是借助于基于结构的关系，而是在系统对象之间传递交互作用“消息”。

构造协作图时还可以在概念级测试静态模型。在类图中定义了类实例，这些类实例之间的交互作用定义了一个具体的使用方案以及将在这些元素之间发生的内部通讯。我们还可以使用其他角色来表示系统的外部作用者和内部使用者，如用例图。

例如，我们可以建立一个订单输入系统，以供客户和销售代表使用。客户通过创建新订单与该系统交互作用。订单对象与销售对象之间进行对话，该对话由链接消息表示，在此情况下，只有两个消息：一个是来自 Orders 类的订单请求，一个是来自 Sales 类的订单确认。对一个链接上的消息数量没有限制。我们在此讨论的对话以一个订单请求开始，然后是对该订单的确认。

适用性

    协作图对于设计人员尤其重要，因为它阐明了对象的作用。您可以在序列图之前构造协作图（如果您计划构造这两个图），但通常是在完成类图之后构造协作图以说明从类中导出的对象之间的交互作用。可以使用一个或多个协作图来实现一个用例，或者将复杂行为分割成多个逻辑子行为。

状态图(Statechart Diagram)

    状态图（也称为状态机）描述了特定类或组件在其整个生命周期中不断变化时的行为。该图显示是什么触发了从一种状态向另一种状态的转换，以及在该类上调用哪些操作以提供该状态的行为或触发这种转换。例如，订单在被创建时处于初始状态。在客户确认订单正确后，订单将进入确认状态。在发货以后，订单需要从确认状态进入发货状态。

因此，每当一个类在其生命周期的不同阶段具有不同的可用选项（不同的有效行为）时，您都可以使用状态图来将这些规则和条件建模。生命周期中的每个阶段都是该对象的一种状态，而每个改变状态的触发器都代表从一种状态到另一种状态的转换。可以根据需要从某个状态转换到任意多个其它状态，也可以从其它多个状态进入某个状态。

子状态图

    若要保持状态图简单和易读，您可能发现所定义的一个或多个状态实际上涉及到更为复杂的行为，以至于它本身就可以定义为一个状态图。此时，与向主图中添加大量复杂细节的做法相比，更好的做法是将这个单独的状态分解为多个子状态，进而组成一个辅助图，以定义父状态的更为复杂的内部行为。

部署图(Deployment Diagram)

    部署图可以帮助我们确定所有代码元素在服务器、工作站和数据库中的存放位置。有的节点需要依赖硬件或软件框来运行部分业务逻辑。这些节点交互作用以演示我们开发的多个计算机和系统是如何交互作用和集成的。节点中包含将部署到数据库、应用程序或 Web 服务器中的组件实例。

部署图用于将组件实际部署到服务器中。通过定义希望组件运行的位置，我们可以快捷的映射、部署和管理分布在客户端应用程序和应用程序服务器端组件之间的业务逻辑或数据库端服务器逻辑。以下是要管理的物理体系结构的 1:1 模型。

例如，假定我们已决定实现两个 Enterprise Java Beans，并且在应用程序服务器上运行它们。下图显示了单个节点以及该节点内的两个组件（每个 EJB 一个组件）。我们可以看出 EmployeeBean 依赖于同一应用程序服务器内的 CustomerBean。

结论

    在我们借助用例图、序列图、活动图、类图和组件图完成基本 UML 建模时，我们将需要其它一些工具来定义有关系统中某些特定元素的详细信息。我们可能希望在对象图中使用精确的示例来表示对象的结构，或者借助于状态图来更多地了解在其内部具有多个复杂状态的类的行为。我们需要使用协作图从结构角度而不是从时间角度来考察系统组件之间的交互作用。最后，还需要使用部署图来显示所有系统组件在运行环境中的物理硬件或服务器中所处的位置，从而更详尽的了解分布式体系结构的使用方式。

posted @ 2008-09-10 08:26 不会飞的鸟 阅读(468) | 评论 (0) | 编辑 收藏

[转载]怎么成为优秀的软件模型设计者?

posted @ 2008-09-10 07:55 不会飞的鸟 阅读(97) | 评论 (0) | 编辑 收藏

Unix/Linux 工具: Screen 命令使用

最近同事给我介绍Screen 命令，真是不错。以前为了让程序在脱离终端的情况下运行，要么让它在后台运行，要么使用nohup运行，但是如果需要交互的程序就麻烦了。例如，你需要使用scp拷贝，需要输入密码，而且数据量很大，需要很长时间。遇到过的人就知道痛苦了。
有了screen，一切都简单了。这里把一篇介绍的文章转贴过来，使用还是很方便的。

前言
screen 是什么

根据其man介绍，screen是个多元化多功能的全屏窗口管理器，每个虚拟终端都可以为你提供DEC VT100 terminal的功能, 也许你会问:DEC VT100 terminal又是什么?如果你登陆过某些字符界面的BBS,或许你会记得在注册时，其要求你输入你的终端机型别，而一般预设就是我们刚刚提到的DEC VT100 termina了.另外screen还附加提供了比如SO 6429 (ECMA 48, ANSI X3.64) and ISO 2022 standards的操作功能.

screen 可以做些什么
如果在以前或许screen 是你登陆 bbs 站的好伴侣,但是相信现在大家都是直接登陆图形界面的也就是WEB界面的BBS.当你正在登陆多个BBS而又不想在多个窗口之间切换.那么screen就可以帮你的忙了。

当然screen可不是专为BBS服务, 它可以让你只需要打开一个终端窗口就可以地处理很多的(进程)事情,举个例子:你正在shell上编写某个程序,碰巧你又需要重新启动某个服务,同时还要 FTP上传个大文件,这个时候就可以使用调用screen,只需要按下3个键就可以无须用鼠标在3个窗口间切换.又或者你使用PUTTY等工具登陆到服务器,不想在退出时关闭当前的进程,比如你正在复制文件等.这个时候就可以利用screen让你复制文件这个前台进程享受后台进程的"待遇"。

正是因为screen的种种实用功能 ,已经成为不少*unix玩家的必备利器,让*unix的日常操作管理更加方便。

screen使用
使用screen非常简易.只需在SHELL键入screen,便可打开一个screen session。
而在每个screen session 下，所有命令都以 ctrl+a(C-a) 开始。

现在让我来简单介绍基本的命令

C-a c -> Create，开启新的 window
C-a n -> Next，切换到下个 window
C-a p -> Previous，前一个 window
C-a C-a -> Other，在两个 window 间切换
C-a w -> Windows，列出已开启的 windows 有那些
C-a 0 -> 切换到第 0 个 window
C-a 1..9 -> 切换到第 1..9 个window

C-a a -> 发出 C-a，在 emacs, ve, bash, tcsh 下可移到行首

C-a t -> Time，显示当前时间，和系统的 load
C-a K(大写) -> kill window，强行关闭当前的 window

C-a [ -> 进入 copy mode，在 copy mode 下可以回滚、搜索、
复制就像用使用 vi 一样

C-b Backward，PageUp
C-f Forward，PageDown
H(大写) High，将光标移至左上角
L Low，将光标移至左下角
0 移到行首
$ 行末
w forward one word，以字为单位往前移
b backward one word，以字为单位往后移
Space 第一次按为标记区起点，第二次按为终点
Esc 结束 copy mode
C-a ] -> Paste，把刚刚在 copy mode 选定的内容贴上

C-a ? -> Help，显示简单说明

C-a d -> detach，将目前的 screen session (可能含有多个 windows)
丢到后台执行 当按了 C-a d 把 screen session detach 掉后，会回到还没进 screen 时的状态，此时在 screen session 里每个 window 内运行的 process (无论是前台/后台)都在继续执行，即使 logout 也不影响。

下次 login 进来时:

screen -ls -> 显示所有的 screen sessions
screen -r [keyword] -> 选择一个screen session 恢复对话

若 screen -ls 里有 Attached sessions:
screen -d [keyword] -> 强制 detach，以便「接手」过来

实例
说明看了那么多,让我们用一个实际例子来结束我们今天的学习。

在我们开启一个screen后,然后使用joe编辑一个文件,之后因为临时需要离开这时就可以运行Ctrl+a d,显示如下：

[becks@ec-base becks]$ screen
[detached]

这个时候当我们运行ps -e 可以看到pts/2这个我刚刚运行的screen正在运行joe
6264 pts/2 00:00:00 bash
6354 pts/2 00:00:00 joe

而当我们回来后想恢复这个session,只需要键入screen -r,而当你有多个session时候,系统将提示你选择一个,如下：
[becks@ec-base becks]$ screen -r
There are several suitable screens on:
6263.pts-1.ec-base (Detached)
6382.pts-1.ec-base (Detached)
Type "screen [-d] -r [pid.]tty.host" to resume one of them.

输入该session的pid进行恢复
[becks@becks becks]$ screen -r 6263

想退出screen的session,和退出shell一样,只需要键入exit命令,成功退出后将有以下提示
[screen is terminating]

screen的简单用法就介绍到这里,更多的功能和应有请读者参考MAN自行研究.

posted @ 2008-08-16 10:39 不会飞的鸟 阅读(672) | 评论 (0) | 编辑 收藏

异步SOCKET编程-发送和接收数据[转]

我本想把发送和接收分开作为两部分,但是最后我决定只略微解释一下 FD_READ ,留下更多的时间来说明更复杂的 FD_WRITE , FD_READ 事件非常容易掌握. 当有数据发送过来时, WinSock 会以 FD_READ 事件通知你, 对于每一个 FD_READ 事件, 你需要像下面这样调用 recv() :

int bytes_recv = recv(wParam, &data, sizeof(data), 0);

基本上就是这样, 别忘了修改上面的 wParam. 还有, 不一定每一次调用 recv() 都会接收到一个完整的数据包, 因为数据可能不会一次性全部发送过来. 所以在开始处理接收到的数据之前, 最好对接收到的字节数 ( 即 recv() 的返回值) 进行判断, 看看是否收到的是一个完整的数据包.

FD_WRITE 相对来说就麻烦一些. 首先, 当你建立了一个连接时, 会产生一个 FD_WRITE 事件. 但是如果你认为在收到 FD_WRITE 时调用 send() 就万事大吉, 那就错了. FD_WRITE 事件只在发送缓冲区有多出的空位, 可以容纳需要发送的数据时才会触发.

上面所谓的发送缓冲区,是指系统底层提供的缓冲区. send() 先将数据写入到发送缓冲区中, 然后通过网络发送到接收端. 你或许会想, 只要不把发送缓冲区填满, 让发送缓冲区保持足够多的空位容纳需要发送的数据, 那么你就会源源不断地收到 FD_WRITE 事件了. 嘿嘿, 错了.上面只是说 FD_WRITE 事件在发送缓冲区有多出的空位时会触发, 但不是在有足够的空位时触发, 就是说你得先把发送缓冲区填满.

通常的办法是在一个无限循环中不断的发送数据, 直到把发送缓冲区填满. 当发送缓冲区被填满后, send() 将会返回 SOCKET_ERROR , WSAGetLastError() 会返回 WSAWOULDBLOCK . 如果当前这个 SOCKET 处于阻塞(同步)模式, 程序会一直等待直到发送缓冲区空出位置然后发送数据; 如果SOCKET是非阻塞(异步)的,那么你就会得到 WSAWOULDBLOCK 错误. 于是只要我们首先循环调用 send() 直到发送缓冲区被填满, 然后当缓冲区空出位置来的时候, 系统就会发出FD_WRITE事件. 有没有想过我能指出这一点来是多么不容易, 你可真走运. 下面是一个处理 FD_WRITE 事件的例子.

case FD_WRITE: // 可以发送数据了
{
// 进入无限循环
while(TRUE)
{
// 从文件中读取数据, 保存到 packet.data 里面.
in.read((char*)&packet.data, MAX_PACKET_SIZE);

// 发送数据
if (send(wparam, (char*)(&packet), sizeof(PACKET), 0) == SOCKET_ERROR)
{
if (WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK)
{
// 发送缓冲区已经满了, 退出循环.
break;
}
else // 其他错误
{
// 显示出错信息然后退出.
CleanUp();
return(0);
}
}
}
} break;

看到了吧, 实现其实一点也不困难. 你只是弄混了一些概念而已. 使用这样的发送方式, 在发送缓冲区变满的时候就可以退出循环. 然后, 当缓冲区空出位置来的时候, 系统会触发另外一个 FD_WRITE 事件, 于是你就可以继续发送数据了.

在你开始使用新学到的知识之前, 我还想说明一下 FD_WRITE 事件的使用时机. 如果你不是一次性发送大批量的数据的话, 就别想着使用 FD_WRITE 事件了, 原因很简单 - 如果你寄期望于在收到 FD_WRITE 事件时发送数据, 但是却又不能发送足够的数据填满发送缓冲区, 那么你就只能收到连接刚刚建立时触发的那一次 FD_WRITE - 系统不会触发更多的 FD_WRITE 了. 所以当你只是发送尽可能少的数据的时候, 就忘掉 FD_WRITE 机制吧, 在任何你想发送数据的时候直接调用 send() .

结论
这是我写过的最长的一篇文章. 我也曾试图尽可能把它写短一些来吸引你的注意力, 但是有太多的内容要包括. 在刚刚使用异步SOCKET 时, 如果你没有正确地理解它, 真的会把自己搞胡涂. 我希望我的文章教会了你如何使用它们. ___________________________________

这是我在 GOOGLE 上搜到的一篇文章中的一部分. 虽然原作者的部分观点似乎并不正确, 但是文章写得很易懂. 其实, 如果你想收到 FD_WRITE事件而你又无法先填满发送缓冲区, 可以调用 WSAAsyncSelect( ..., FD_WRITE ). 如果当前发送缓冲区有空位, 系统会马上给你发 FD_WRITE 事件.

FD_WRITE 消息, MFC 的 CAsyncSocket 类将其映射为 OnSend() 函数. FD_READ 消息, 被映射为 OnReceive() 函数.

posted @ 2006-04-29 10:08 不会飞的鸟 阅读(4502) | 评论 (3) | 编辑 收藏

[转载]WinSock学习笔记（一）

Socket（套接字）

◆先看定义：

typedef unsigned int u_int;
typedef u_int SOCKET;

◆Socket相当于进行网络通信两端的插座，只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接，双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。

◆Socket有五种不同的类型：

1、流式套接字(stream socket)
定义：

#define SOCK_STREAM 1 

流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务，适合处理大量数据。它是面向联结的，必须建立数据传输链路，同时还必须对传输的数据进行验证，确保数据的准确性。因此，系统开销较大。

2、 数据报套接字(datagram socket)

定义：

#define SOCK_DGRAM 2 

数据报套接字也支持双向的数据流，但不保证传输数据的准确性，但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的，例如广播时的联接，所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。

3、原始套接字(raw-protocol interface)

定义：

#define SOCK_RAW 3 

原始套接字保存了数据包中的完整IP头，前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。
其它两种套接字不常用，这里就不介绍了。

◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSock V2.0为例)：

头文件：Winsock2.h

库文件：WS2_32.LIB

动态库：W32_32.DLL

一些重要的定义

1、数据类型的基本定义：这个大家一看就懂。

typedef unsigned char u_char;
typedef unsigned short u_short;
typedef unsigned int u_int;
typedef unsigned long u_long;

2、 网络地址的数据结构，有一个老的和一个新的的，请大家留意，如果想知道为什么，
请发邮件给Bill Gate。其实就是计算机的IP地址，不过一般不用用点分开的IP地
址，当然也提供一些转换函数。

◆ 旧的网络地址结构的定义，为一个4字节的联合：

struct in_addr {
union {
struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
u_long S_addr;
} S_un;
#define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp & ip code */
//下面几行省略,反正没什么用处。
};

其实完全不用这么麻烦，请看下面:

◆ 新的网络地址结构的定义：
非常简单，就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子：IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢？请看定义：

#define INADDR_LOOPBACK 0x7f000001

3、 套接字地址结构

(1)、sockaddr结构：

struct sockaddr {
u_short sa_family; /* address family */
char sa_data[14]; /* up to 14 bytes of direct address */
};

sa_family为网络地址类型，一般为AF_INET，表示该socket在Internet域中进行通信，该地址结构随选择的协议的不同而变化，因此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用，sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换句话说，这个结构是通用socket地址结构，而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。

(2)、sockaddr_in结构

struct sockaddr_in {
short sin_family;
u_short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};

sin _family为网络地址类型，必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口，注意不要使用已固定的服务端口，如HTTP的端口80等。如果端口设置为0，则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段，纯粹用来保证结构的大小。

◆ 将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数：

unsigned long inet_addr(const char FAR * cp )

用法：

unsigned long addr=inet_addr("192.1.8.84")

◆ 如果将sin_addr设置为INADDR_ANY，则表示所有的IP地址，也即所有的计算机。

#define INADDR_ANY (u_long)0x00000000

4、 主机地址：

先看定义：

struct hostent {
char FAR * h_name; /* official name of host */
char FAR * FAR * h_aliases; /* alias list */
short h_addrtype; /* host address type */
short h_length; /* length of address */
char FAR * FAR * h_addr_list; /* list of addresses */
#define h_addr h_addr_list[0] /* address, for backward compat */
};
h_name为主机名字。
h_aliases为主机别名列表。
h_addrtype为地址类型。
h_length为地址类型。
h_addr_list为IP地址，如果该主机有多个网卡，就包括地址的列表。

另外还有几个类似的结构，这里就不一一介绍了。

5、 常见TCP/IP协议的定义：

#define IPPROTO_IP 0 
#define IPPROTO_ICMP 1 
#define IPPROTO_IGMP 2 
#define IPPROTO_TCP 6 
#define IPPROTO_UDP 17 
#define IPPROTO_RAW 255 

具体是什么协议，大家一看就知道了。

套接字的属性

为了灵活使用套接字，我们可以对它的属性进行设定。

1、 属性内容：

//允许调试输出
#define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */
//是否监听模式
#define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen() */
//套接字与其他套接字的地址绑定
#define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local address reuse */
//保持连接
#define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */
//不要路由出去
#define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addresses */
//设置为广播
#define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */
//使用环回不通过硬件
#define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypass hardware when possible */
//当前拖延值
#define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */
//是否加入带外数据
#define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */
//禁用LINGER选项
#define SO_DONTLINGER (int)(~SO_LINGER)
//发送缓冲区长度
#define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */
//接收缓冲区长度
#define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */
//发送超时时间
#define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */
//接收超时时间
#define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */
//错误状态
#define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */
//套接字类型
#define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */

2、 读取socket属性：

int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR * optlen)

s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别，大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。

optname为读取选项的名称
optval为存放选项值的缓冲区指针。
optlen为缓冲区的长度

用法：

int ttl=0; //读取TTL值
int rc = getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl));
//来自MS platform SDK 2003

3、 设置socket属性：

int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, int optlen)

s为欲设置属性的套接字。
level为套接字选项的级别，用法同上。
optname为设置选项的名称
optval为存放选项值的缓冲区指针。
optlen为缓冲区的长度

用法：

int ttl=32; //设置TTL值
int rc = setsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl));

套接字的使用步骤

1、启动Winsock：对Winsock DLL进行初始化，协商Winsock的版本支持并分配必要的
资源。（服务器端和客户端）

int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData )

wVersionRequested为打算加载Winsock的版本，一般如下设置：
wVersionRequested=MAKEWORD(2,0)
或者直接赋值：wVersionRequested=2

LPWSADATA为初始化Socket后加载的版本的信息,定义如下：
typedef struct WSAData {
WORD wVersion;
WORD wHighVersion;
char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
unsigned short iMaxSockets;
unsigned short iMaxUdpDg;
char FAR * lpVendorInfo;
} WSADATA, FAR * LPWSADATA;

如果加载成功后数据为：

wVersion＝2表示加载版本为2.0。
wHighVersion＝514表示当前系统支持socket最高版本为2.2。
szDescription="WinSock 2.0"
szSystemStatus="Running"表示正在运行。
iMaxSockets＝0表示同时打开的socket最大数，为0表示没有限制。
iMaxUdpDg＝0表示同时打开的数据报最大数，为0表示没有限制。
lpVendorInfo没有使用，为厂商指定信息预留。

该函数使用方法：

WORD wVersion=MAKEWORD(2,0);
WSADATA wsData;
int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData);
if(nResult !=0)
{
//错误处理
}

2、创建套接字：（服务器端和客户端）

SOCKET socket( int af, int type, int protocol );
af为网络地址类型，一般为AF_INET，表示在Internet域中使用。
type为套接字类型，前面已经介绍了。
protocol为指定网络协议，一般为IPPROTO_IP。

用法：

SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);
if(sock==INVALID_SOCKET)
{
//错误处理
}

3、套接字的绑定：将本地地址绑定到所创建的套接字上。（服务器端和客户端）

int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )
s为已经创建的套接字。
name为socket地址结构，为sockaddr结构，如前面讨论的，我们一般使用sockaddr_in
结构，在使用再强制转换为sockaddr结构。
namelen为地址结构的长度。

用法：

sockaddr_in addr;
addr. sin_family=AF_INET;
addr. sin_port= htons(0); //保证字节顺序
addr. sin_addr.s_addr= inet_addr("192.1.8.84")
int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}

4、 套接字的监听：（服务器端）

int listen(SOCKET s, int backlog )

s为一个已绑定但未联接的套接字。
backlog为指定正在等待联接的最大队列长度，这个参数非常重要，因为服务器一般可
以提供多个连接。
用法：

int nResult=listen(s,5) //最多5个连接
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}

5、套接字等待连接:：（服务器端）

SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen )

s为处于监听模式的套接字。
sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。
addrlen为网络地址的长度。

用法：

sockaddr_in addr;
SOCKET s_d=accept(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(s==INVALID_SOCKET)
{
//错误处理
}

6、套接字的连结：将两个套接字连结起来准备通信。（客户端）

int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )

s为欲连结的已创建的套接字。
name为欲连结的socket地址。
namelen为socket地址的结构的长度。

用法：

sockaddr_in addr;
addr. sin_family=AF_INET;
addr. sin_port=htons(0); //保证字节顺序
addr. sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY) //保证字节顺序
int nResult=connect(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}

7、套接字发送数据：（服务器端和客户端）

int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags )

s为服务器端监听的套接字。
buf为欲发送数据缓冲区的指针。
len为发送数据缓冲区的长度。
flags为数据发送标记。
返回值为发送数据的字符数。

◆这里讲一下这个发送标记，下面8中讨论的接收标记也一样：

flag取值必须为0或者如下定义的组合：0表示没有特殊行为。

#define MSG_OOB 0x1 /* process out-of-band data */
#define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming message */
#define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */
MSG_OOB表示数据应该带外发送，所谓带外数据就是TCP紧急数据。
MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内，但并不从系统缓冲区内删除。
MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。

用法：

char buf[]="xiaojin";
int nResult=send(s,buf,strlen(buf));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}

8、 套接字的数据接收：（客户端）

int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags )

s为准备接收数据的套接字。
buf为准备接收数据的缓冲区。
len为准备接收数据缓冲区的大小。
flags为数据接收标记。
返回值为接收的数据的字符数。

用法：

char mess[1000];
int nResult =recv(s,mess,1000,0);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}

9、中断套接字连接：通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。（服务器端和客户端）

int shutdown(SOCKET s, int how)

s为欲中断连接的套接字。
How为描述禁止哪些操作，取值为：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。

#define SD_RECEIVE 0x00
#define SD_SEND 0x01
#define SD_BOTH 0x02

用法：

int nResult= shutdown(s,SD_BOTH);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}

10、 关闭套接字：释放所占有的资源。（服务器端和客户端）

int closesocket( SOCKET s )

s为欲关闭的套接字。

用法：

int nResult=closesocket(s);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}

posted @ 2006-04-27 09:31 不会飞的鸟 阅读(815) | 评论 (0) | 编辑 收藏

[转载]WinSock学习笔记（二）

与socket有关的一些函数介绍

1、读取当前错误值：每次发生错误时，如果要对具体问题进行处理，那么就应该调用这个函数取得错误代码。

      int  WSAGetLastError(void );
      #define h_errno   WSAGetLastError()

错误值请自己阅读Winsock2.h。

2、将主机的unsigned long值转换为网络字节顺序(32位)：为什么要这样做呢？因为不同的计算机使用不同的字节顺序存储数据。因此任何从Winsock函数对IP地址和端口号的引用和传给Winsock函数的IP地址和端口号均时按照网络顺序组织的。

      u_long  htonl(u_long hostlong);
      举例：htonl(0)=0
      htonl(80)= 1342177280

3、将unsigned long数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。

      u_long  ntohl(u_long netlong);
      举例：ntohl(0)=0
      ntohl(1342177280)= 80

4、将主机的unsigned short值转换为网络字节顺序(16位)：原因同2：

      u_short  htons(u_short hostshort);
      举例：htonl(0)=0
      htonl(80)= 20480

5、将unsigned short数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。

      u_short  ntohs(u_short netshort);
      举例：ntohs(0)=0
      ntohsl(20480)= 80

6、将用点分割的IP地址转换位一个in_addr结构的地址，这个结构的定义见笔记(一)，实际上就是一个unsigned long值。计算机内部处理IP地址可是不认识如192.1.8.84之类的数据。

      unsigned long  inet_addr( const char FAR * cp );
      举例：inet_addr("192.1.8.84")=1409810880
      inet_addr("127.0.0.1")= 16777343

如果发生错误，函数返回INADDR_NONE值。

7、将网络地址转换位用点分割的IP地址，是上面函数的逆函数。

      char FAR *  inet_ntoa( struct in_addr in );
      举例：char * ipaddr=NULL;
      char addr[20];
      in_addr inaddr;
      inaddr. s_addr=16777343;
      ipaddr= inet_ntoa(inaddr);
      strcpy(addr,ipaddr); 

这样addr的值就变为127.0.0.1。
注意意不要修改返回值或者进行释放动作。如果函数失败就会返回NULL值。

8、获取套接字的本地地址结构：

      int  getsockname(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen );
      s为套接字
      name为函数调用后获得的地址值
      namelen为缓冲区的大小。
 

9、获取与套接字相连的端地址结构：

      int  getpeername(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen );
      s为套接字
      name为函数调用后获得的端地址值
      namelen为缓冲区的大小。
 

10、获取计算机名：

      int  gethostname( char FAR * name, int namelen );
      name是存放计算机名的缓冲区
      namelen是缓冲区的大小
      用法：
      char szName[255];
      memset(szName,0,255);
      if(gethostname(szName,255)==SOCKET_ERROR)
      {
      		//错误处理
      }
      返回值为：szNmae="xiaojin"
 

11、根据计算机名获取主机地址：

      struct hostent FAR *  gethostbyname( const char FAR * name );

      name为计算机名。
      用法：
      hostent * host;
      char* ip;
      host= gethostbyname("xiaojin");
      if(host->h_addr_list[0])
      {
	      struct in_addr addr;
    	  memmove(&addr, host->h_addr_list[0]，4);
	      //获得标准IP地址
	      ip=inet_ ntoa (addr);
      }

      返回值为：hostent->h_name="xiaojin"
          hostent->h_addrtype=2    //AF_INET
          hostent->length=4
          ip="127.0.0.1"
 

Winsock 的I/O操作：

1、 两种I/O模式

• 阻塞模式：执行I/O操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字 默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。
• 非阻塞模式：执行I/O操作时，Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用 起来比较复杂，因为函数在没有运行完成就进行返回，会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。

为了解决这个问题，提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种：

2、select模型：

　　通过调用select函数可以确定一个或多个套接字的状态，判断套接字上是否有数据，或
者能否向一个套接字写入数据。

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

◆先来看看涉及到的结构的定义：
a、 d_set结构：

#define FD_SETSIZE 64?
typedef struct fd_set {
u_int fd_count; /* how many are SET? */
SOCKET fd_array[FD_SETSIZE]; /* an array of SOCKETs */
} fd_set;      

fd_count为已设定socket的数量
fd_array为socket列表，FD_SETSIZE为最大socket数量，建议不小于64。这是微软建
议的。

B、timeval结构：

struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* and microseconds */
};

tv_sec为时间的秒值。
tv_usec为时间的毫秒值。
这个结构主要是设置select()函数的等待值，如果将该结构设置为(0,0)，则select()函数
会立即返回。

◆再来看看select函数各参数的作用：

1. nfds：没有任何用处，主要用来进行系统兼容用，一般设置为0。
   
2. readfds：等待可读性检查的套接字组。
   
3. writefds；等待可写性检查的套接字组。
   
4. exceptfds：等待错误检查的套接字组。
   
5. timeout：超时时间。
   
6. 函数失败的返回值：调用失败返回SOCKET_ERROR,超时返回0。

readfds、writefds、exceptfds三个变量至少有一个不为空，同时这个不为空的套接字组
种至少有一个socket，道理很简单，否则要select干什么呢。 举例：测试一个套接字是否可读：

fd_set fdread;
//FD_ZERO定义
// #define FD_ZERO(set) (((fd_set FAR *)(set))->fd_count=0)
FD_ZERO(&fdread);
FD_SET(s,&fdread)； //加入套接字，详细定义请看winsock2.h
if(select(0,%fdread,NULL,NULL,NULL)>0
{
	//成功
	if(FD_ISSET(s,&fread) //是否存在fread中，详细定义请看winsock2.h
	{
		//是可读的
	}
}

◆I/O操作函数：主要用于获取与套接字相关的操作参数。

 int  ioctlsocket(SOCKET s, long cmd, u_long FAR * argp );     

s为I/O操作的套接字。
cmd为对套接字的操作命令。
argp为命令所带参数的指针。

常见的命令：

//确定套接字自动读入的数据量
#define FIONREAD _IOR(''''f'''', 127, u_long) /* get # bytes to read */
//允许或禁止套接字的非阻塞模式，允许为非0，禁止为0
#define FIONBIO _IOW(''''f'''', 126, u_long) /* set/clear non-blocking i/o */
//确定是否所有带外数据都已被读入
#define SIOCATMARK _IOR(''''s'''', 7, u_long) /* at oob mark? */

3、WSAAsynSelect模型：
WSAAsynSelect模型也是一个常用的异步I/O模型。应用程序可以在一个套接字上接收以
WINDOWS消息为基础的网络事件通知。该模型的实现方法是通过调用WSAAsynSelect函
数 自动将套接字设置为非阻塞模式，并向WINDOWS注册一个或多个网络时间，并提供一
个通知时使用的窗口句柄。当注册的事件发生时，对应的窗口将收到一个基于消息的通知。

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

s为需要事件通知的套接字
hWnd为接收消息的窗口句柄
wMsg为要接收的消息
lEvent为掩码，指定应用程序感兴趣的网络事件组合，主要如下：

#define FD_READ_BIT 0
#define FD_READ (1 << FD_READ_BIT)
#define FD_WRITE_BIT 1
#define FD_WRITE (1 << FD_WRITE_BIT)
#define FD_OOB_BIT 2
#define FD_OOB (1 << FD_OOB_BIT)
#define FD_ACCEPT_BIT 3
#define FD_ACCEPT (1 << FD_ACCEPT_BIT)
#define FD_CONNECT_BIT 4
#define FD_CONNECT (1 << FD_CONNECT_BIT)
#define FD_CLOSE_BIT 5
#define FD_CLOSE (1 << FD_CLOSE_BIT)

用法：要接收读写通知：

int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE)；
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
	//错误处理
}

取消通知：

      int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,0，0)； 

当应用程序窗口hWnd收到消息时，wMsg.wParam参数标识了套接字，lParam的低字标明
了网络事件，高字则包含错误代码。

4、WSAEventSelect模型
WSAEventSelect模型类似WSAAsynSelect模型，但最主要的区别是网络事件发生时会被发
送到一个事件对象句柄，而不是发送到一个窗口。

使用步骤如下：
a、 创建事件对象来接收网络事件：

#define WSAEVENT HANDLE
#define LPWSAEVENT LPHANDLE
WSAEVENT WSACreateEvent( void );

该函数的返回值为一个事件对象句柄，它具有两种工作状态：已传信(signaled)和未传信
(nonsignaled)以及两种工作模式：人工重设(manual reset)和自动重设(auto reset)。默认未
未传信的工作状态和人工重设模式。

b、将事件对象与套接字关联，同时注册事件，使事件对象的工作状态从未传信转变未
已传信。

      int  WSAEventSelect( SOCKET s,WSAEVENT hEventObject,long lNetworkEvents );  

s为套接字
hEventObject为刚才创建的事件对象句柄
lNetworkEvents为掩码，定义如上面所述

c、I/O处理后，设置事件对象为未传信

BOOL WSAResetEvent( WSAEVENT hEvent );

Hevent为事件对象

成功返回TRUE，失败返回FALSE。

d、等待网络事件来触发事件句柄的工作状态：

DWORD WSAWaitForMultipleEvents( DWORD cEvents,
const WSAEVENT FAR * lphEvents, BOOL fWaitAll,
DWORD dwTimeout, BOOL fAlertable );

lpEvent为事件句柄数组的指针
cEvent为为事件句柄的数目，其最大值为WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS 
fWaitAll指定等待类型：TRUE：当lphEvent数组重所有事件对象同时有信号时返回；
FALSE：任一事件有信号就返回。
dwTimeout为等待超时（毫秒）
fAlertable为指定函数返回时是否执行完成例程

对事件数组中的事件进行引用时，应该用WSAWaitForMultipleEvents的返回值，减去
预声明值WSA_WAIT_EVENT_0，得到具体的引用值。例如：

nIndex=WSAWaitForMultipleEvents(…);
MyEvent=EventArray[Index- WSA_WAIT_EVENT_0];

e、判断网络事件类型：

int WSAEnumNetworkEvents( SOCKET s,
WSAEVENT hEventObject, LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents );

s为套接字
hEventObject为需要重设的事件对象
lpNetworkEvents为记录网络事件和错误代码，其结构定义如下：

typedef struct _WSANETWORKEVENTS {
	long lNetworkEvents;
	int iErrorCode[FD_MAX_EVENTS];
} WSANETWORKEVENTS, FAR * LPWSANETWORKEVENTS;

f、关闭事件对象句柄：

BOOL WSACloseEvent(WSAEVENT hEvent);

调用成功返回TRUE，否则返回FALSE。

posted @ 2006-04-27 09:30 不会飞的鸟 阅读(593) | 评论 (0) | 编辑 收藏

Windows Sockets 网络编程(三) —— WINDOWS SOCKETS 1.1 程序设计

一、简介
WINDOWS SOCKETS 是从 Berkeley Sockets 扩展而来的，其在继承 Berkeley Sockets 的基础上，又进行了新的扩充。这些扩充主要是提供了一些异步函数，并增加了符合WINDOWS消息驱动特性的网络事件异步选择机制。
WINDOWS SOCKETS由两部分组成：开发组件和运行组件。
开发组件：WINDOWS SOCKETS 实现文档、应用程序接口(API)引入库和一些头文件。
运行组件：WINDOWS SOCKETS 应用程序接口的动态链接库(WINSOCK.DLL)。

二、主要扩充说明

1、异步选择机制：
WINDOWS SOCKETS 的异步选择函数提供了消息机制的网络事件选择，当使用它登记网络事件发生时，应用程序相应窗口函数将收到一个消息，消息中指示了发生的网络事件，以及与事件相关的一些信息。
WINDOWS SOCKETS 提供了一个异步选择函数 WSAAsyncSelect()，用它来注册应用程序感兴趣的网络事件，当这些事件发生时，应用程序相应的窗口函数将收到一个消息。
函数结构如下：

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

参数说明：
hWnd：窗口句柄
wMsg：需要发送的消息
lEvent：事件（以下为事件的内容）
值： 含义：
FD_READ 期望在套接字上收到数据（即读准备好）时接到通知
FD_WRITE 期望在套接字上可发送数据（即写准备好）时接到通知
FD_OOB 期望在套接字上有带外数据到达时接到通知
FD_ACCEPT 期望在套接字上有外来连接时接到通知
FD_CONNECT 期望在套接字连接建立完成时接到通知
FD_CLOSE 期望在套接字关闭时接到通知
例如：我们要在套接字读准备好或写准备好时接到通知，语句如下：

rc=WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE);

如果我们需要注销对套接字网络事件的消息发送，只要将 lEvent 设置为0

2、异步请求函数
在 Berkeley Sockets 中请求服务是阻塞的，WINDOWS SICKETS 除了支持这一类函数外，还增加了相应的异步请求函数(WSAAsyncGetXByY();)。

3、阻塞处理方法
WINDOWS SOCKETS 为了实现当一个应用程序的套接字调用处于阻塞时，能够放弃CPU让其它应用程序运行，它在调用处于阻塞时便进入一个叫“HOOK”的例程，此例程负责接收和分配WINDOWS消息，使得其它应用程序仍然能够接收到自己的消息并取得控制权。
WINDOWS 是非抢先的多任务环境，即若一个程序不主动放弃其控制权，别的程序就不能执行。因此在设计 WINDOWS SOCKETS 程序时，尽管系统支持阻塞操作，但还是反对程序员使用该操作。但由于 SUN 公司下的 Berkeley Sockets 的套接字默认操作是阻塞的，WINDOWS 作为移植的 SOCKETS 也不可避免对这个操作支持。
在 WINDOWS SOCKETS 实现中，对于不能立即完成的阻塞操作做如下处理：DLL初始化→循环操作。在循环中，它发送任何 WINDOWS 消息，并检查这个 WINDOWS SOCKETS 调用是否完成，在必要时，它可以放弃CPU让其它应用程序执行（当然使用超线程的CPU就不会有这个麻烦了^_^）。我们可以调用 WSACancelBlockingCall() 函数取消此阻塞操作。
在 WINDOWS SOCKETS 中，有一个默认的阻塞处理例程 BlockingHook() 简单地获取并发送 WINDOWS 消息。如果要对复杂程序进行处理，WINDOWS SOCKETS 中还有 WSASetBlockingHook() 提供用户安装自己的阻塞处理例程能力；与该函数相对应的则是 SWAUnhookBlockingHook()，它用于删除先前安装的任何阻塞处理例程，并重新安装默认的处理例程。请注意，设计自己的阻塞处理例程时，除了函数 WSACancelBlockingHook() 之外，它不能使用其它的 WINDOWS SOCKETS API 函数。在处理例程中调用 WSACancelBlockingHook()函数将取消处于阻塞的操作，它将结束阻塞循环。

4、出错处理
WINDOWS SOCKETS 为了和以后多线程环境（WINDOWS/UNIX）兼容，它提供了两个出错处理函数来获取和设置当前线程的最近错误号。（WSAGetLastEror()和WSASetLastError()）

5、启动与终止
使用函数 WSAStartup() 和 WSACleanup() 启动和终止套接字。

三、WINDOWS SOCKETS 网络程序设计核心

我们终于可以开始真正的 WINDOWS SOCKETS 网络程序设计了。不过我们还是先看一看每个 WINDOWS SOCKETS 网络程序都要涉及的内容。让我们一步步慢慢走。

1、启动与终止
在所有 WINDOWS SOCKETS 函数中，只有启动函数 WSAStartup() 和终止函数 WSACleanup() 是必须使用的。
启动函数必须是第一个使用的函数，而且它允许指定 WINDOWS SOCKETS API 的版本，并获得 SOCKETS的特定的一些技术细节。本结构如下：

int PASCAL FAR WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);

其中 wVersionRequested 保证 SOCKETS 可正常运行的 DLL 版本，如果不支持，则返回错误信息。
我们看一下下面这段代码，看一下如何进行 WSAStartup() 的调用

WORD wVersionRequested;// 定义版本信息变量
    WSADATA wsaData;//定义数据信息变量
    int err;//定义错误号变量
    wVersionRequested = MAKEWORD(1,1);//给版本信息赋值
    err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);//给错误信息赋值
    if(err!=0)
    {
        return;//告诉用户找不到合适的版本
    }
    //确认 WINDOWS SOCKETS DLL 支持 1.1 版本
    //DLL 版本可以高于 1.1
    //系统返回的版本号始终是最低要求的 1.1，即应用程序与DLL 中可支持的最低版本号
    if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!= 1|| HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
    {
        WSACleanup();//告诉用户找不到合适的版本
        return;
    }
    //WINDOWS SOCKETS DLL 被进程接受，可以进入下一步操作

关闭函数使用时，任何打开并已连接的 SOCK_STREAM 套接字被复位，但那些已由 closesocket() 函数关闭的但仍有未发送数据的套接字不受影响，未发送的数据仍将被发送。程序运行时可能会多次调用 WSAStartuo() 函数，但必须保证每次调用时的 wVersionRequested 的值是相同的。

2、异步请求服务
WINDOWS SOCKETS 除支持 Berkeley Sockets 中同步请求，还增加了了一类异步请求服务函数 WSAAsyncGerXByY()。该函数是阻塞请求函数的异步版本。应用程序调用它时，由 WINDOWS SOCKETS DLL 初始化这一操作并返回调用者，此函数返回一个异步句柄，用来标识这个操作。当结果存储在调用者提供的缓冲区，并且发送一个消息到应用程序相应窗口。常用结构如下：

    HANDLE taskHnd;
    char hostname="rs6000";
    taskHnd = WSAAsyncBetHostByName(hWnd,wMsg,hostname,buf,buflen);

需要注意的是，由于 Windows 的内存对像可以设置为可移动和可丢弃，因此在操作内存对象是，必须保证 WIindows Sockets DLL 对象是可用的。

3、异步数据传输
使用 send() 或 sendto() 函数来发送数据，使用 recv() 或recvfrom() 来接收数据。Windows Sockets 不鼓励用户使用阻塞方式传输数据，因为那样可能会阻塞整个 Windows 环境。下面我们看一个异步数据传输实例：
假设套接字 s 在连接建立后，已经使用了函数 WSAAsyncSelect() 在其上注册了网络事件 FD_READ 和 FD_WRITE，并且 wMsg 值为 UM_SOCK，那么我们可以在 Windows 消息循环中增加如下的分支语句：

   case UM_SOCK:
      switch(lParam)
      {
      case FD_READ:
          len = recv(wParam,lpBuffer,length,0);
          break;
      case FD_WRITE:
          while(send(wParam,lpBuffer,len,0)!=SOCKET_ERROR)
          break;
      }
      break;

4、出错处理
Windows 提供了一个函数来获取最近的错误码 WSAGetLastError()，推荐的编写方式如下：

    len = send (s,lpBuffer,len,0);
    of((len==SOCKET_ERROR)&&(WSAGetLastError()==WSAWOULDBLOCK)){...}

posted @ 2006-04-25 13:12 不会飞的鸟 阅读(930) | 评论 (0) | 编辑 收藏

Windows Socket 网络编程(二) —— 套接字编程原理

一、客户机/服务器模式
在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Server model)。该模式的建立基于以下两点：1、非对等作用；2、通信完全是异步的。客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：

首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）
1、打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。
2、等待客户请求到达该端口。
3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。
4、返回第二步，等待另一客户请求
5、关闭服务器。
客户方：
1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。
2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求……
3、请求结束后关闭通信通道并终止。

二、基本套接字
为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字，在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。
1、创建套接字——socket()
功能：使用前创建一个新的套接字
格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);
参数：af: 通信发生的区域
type: 要建立的套接字类型
procotol: 使用的特定协议

2、指定本地地址——bind()
功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR
地址结构说明：
struct sockaddr_in
{
short sin_family;//AF_INET
u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
char sin_zero[8];//保留
}

3、建立套接字连接——connect()和accept()
功能：共同完成连接工作
格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);
参数：同上

4、监听连接——listen()
功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。
格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

5、数据传输——send()与recv()
功能：数据的发送与接收
格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。

6、多路复用——select()
功能：用来检测一个或多个套接字状态。
格式：int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds,
fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);
参数：readfds:指向要做读检测的指针
writefds:指向要做写检测的指针
exceptfds:指向要检测是否出错的指针
timeout:最大等待时间

7、关闭套接字——closesocket()
功能：关闭套接字s
格式：BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);

三、典型过程图
2.1 面向连接的套接字的系统调用时序图



2.2 无连接协议的套接字调用时序图



2.3 面向连接的应用程序流程图
 

posted @ 2006-04-25 13:11 不会飞的鸟 阅读(924) | 评论 (0) | 编辑 收藏

Windows Socket 网络编程(一) —— TCP/IP体系结构、特点及相关术语

一、TCP/IP 体系结构与特点

1、TCP/IP体系结构

TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。其中TCP是提供传输层服务，而IP则是提供网络层服务。TCP/IP包括以下协议：（结构如图1.1）

(图1.1)

IP： 网间协议(Internet Protocol) 负责主机间数据的路由和网络上数据的存储。同时为ICMP，TCP，UDP提供分组发送服务。用户进程通常不需要涉及这一层。
ARP： 地址解析协议(Address Resolution Protocol)
此协议将网络地址映射到硬件地址。
RARP： 反向地址解析协议(Reverse Address Resolution Protocol)
此协议将硬件地址映射到网络地址
ICMP： 网间报文控制协议(Internet Control Message Protocol)
此协议处理信关和主机的差错和传送控制。
TCP： 传送控制协议(Transmission Control Protocol)
这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务，并为数据可靠传输建立检查。（注：大多数网络用户程序使用TCP）
UDP： 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
这是提供给用户进程的无连接协议，用于传送数据而不执行正确性检查。
FTP： 文件传输协议(File Transfer Protocol)
允许用户以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与另一主机相互通信。
SMTP： 简单邮件传送协议(Simple Mail Transfer Protocol)
SMTP协议为系统之间传送电子邮件。
TELNET：终端协议(Telnet Terminal Procotol)
允许用户以虚终端方式访问远程主机
HTTP： 超文本传输协议(Hypertext Transfer Procotol)
TFTP: 简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol)

2、TCP/IP特点
TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP)，网络层协议(IP)和物理接口层，这三层通常是在操作系统内核中实现。因此用户一般不涉及。编程时，编程界面有两种形式：一、是由内核心直接提供的系统调用；二、使用以库函数方式提供的各种函数。前者为核内实现，后者为核外实现。用户服务要通过核外的应用程序才能实现，所以要使用套接字(socket)来实现。
图1.2是TCP/IP协议核心与应用程序关系图。

(图1.2)

二、专用术语
1、套接字
它是网络的基本构件。它是可以被命名和寻址的通信端点，使用中的每一个套接字都有其类型和一个与之相连听进程。套接字存在通信区域（通信区域又称地址簇）中。套接字只与同一区域中的套接字交换数据（跨区域时，需要执行某和转换进程才能实现）。WINDOWS 中的套接字只支持一个域——网际域。套接字具有类型。
WINDOWS SOCKET 1.1 版本支持两种套接字：流套接字(SOCK_STREAM)和数据报套接字(SOCK_DGRAM)

2、WINDOWS SOCKETS 实现
一个WINDOWS SOCKETS 实现是指实现了WINDOWS SOCKETS规范所描述的全部功能的一套软件。一般通过DLL文件来实现

3、阻塞处理例程
阻塞处理例程(blocking hook,阻塞钩子)是WINDOWS SOCKETS实现为了支持阻塞套接字函数调用而提供的一种机制。

4、多址广播（multicast，多点传送或组播）
是一种一对多的传输方式，传输发起者通过一次传输就将信息传送到一组接收者，与单点传送
(unicast)和广播(Broadcast)相对应。

posted @ 2006-04-25 13:09 不会飞的鸟 阅读(987) | 评论 (1) | 编辑 收藏