socket的select模型【摘】

　　

　　套接字select模型是一种比较常用的IO模型。利用该模型可以使Windows socket应用程序可以同时管理多个套接字。

     使用select模型，可以使当执行操作的套接字满足可读可写条件时，给应用程序发送通知。收到这个通知后，应用程序再去调用相应的Windows socket API去执行函数调用。

     Select模型的核心是select函数。调用select函数检查当前各个套接字的状态。根据函数的返回值判断套接字的可读可写性。然后调用相应的Windows Sockets API完成数据的发送、接收等。

　　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数据。

 

     如：在调用recv函数之前，先调用select函数，如果系统没有可读数据那么select函数就会阻塞在这里。当系统存在可读或可写数据时，select函数返回，就可以调用recv函数接收数据了。

 

     可以看出使用select模型，需要两次调用函数。第一次调用select函数第二次socket API。使用该模式的好处是：可以等待多个套接字。

int select (  
   Int nfds,//被忽略。传入0即可。  
   fd_set *readfds,//可读套接字集合。  
   fd_set *writefds,//可写套接字集合。  
   fd_set *exceptfds,//错误套接字集合。  
   const struct timeval*timeout);//select函数等待时间。

/*参数列表
int maxfdp是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错！在Windows中这个参数的值无所谓，可以设置不正确。 
　　
fd_set *readfds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的读变化的，即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了，如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读，如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。 
　　
fd_set *writefds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的写变化的，即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了，如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。 
　　
fd_set *errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。 
　　
struct timeval* timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态：
第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；
第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；
第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即 select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。
*/

typedef struct fd_set  
{  
     u_int fd_count;  //表示该集合套接字数量。最大为64
     socket fd_array[FD_SETSIZE];  //套接字数组
}fd_set;

timeval结构体用于定义select的等待时间

structure timeval  
{  
   long tv_sec;//秒。  
   long tv_usec;//毫秒。  
};

　　当timeval为空指针时，select会一直等待，直到有符合条件的套接字时才返回。

　　当tv_sec和tv_usec之和为0时，无论是否有符合条件的套接字，select都会立即返回。

　　当tv_sec和tv_usec之和为非0时，如果在等待的时间内有套接字满足条件，则该函数将返回符合条件的套接字。如果在等待的时间内没有套接字满足设置的条件，则select会在时间用完时返回，并且返回值为0。

和select模型紧密结合的四个宏:

FD_CLR( s,*set) 从队列set删除句柄s。

FD_ISSET( s, *set) 检查句柄s是否存在与队列set中。

FD_SET( s,*set )把句柄s添加到队列set中。

FD_ZERO( *set ) 把set队列初始化成空队列。

select选择模式倚赖于select函数，其思想就是让select函数对传入fd_set进行监视（fd_set中装有你的SOCKET句柄），如果没什么事发生select就将fd_set中的SOCKET清除。

timeval outTime;
outTime.tv = 1;   //设置等待时间为1s
outTime.usec = 0; //毫秒
fd_set fdread;
while(true)
{
   FD_ZERO(&fdread);
   FD_SET(sessionSock, &fdread) //sessionSock为之前创建的会话套接字
   select(0, &fdread, NULL, NULL, &outTime);
   if(FD_ISSET(sessionSock, &fdread))//判断套接字是否还在集合中
   {
      recv_cnt = recv(sessionSock, buf, bufSize, 0);
   }
   else
   {
      //没有数据写入，进行其他操作
   }
}

在开发Windows sockets应用程序时，通过下面的步骤，可以完成对套接字的可读写判断: 

    1：使用FD_ZERO初始化套接字集合。如FD_ZERO(&readfds);

    2:使用FD_SET将某套接字放到readfds内。如：    

      FD_SET(s,&readfds);

    3:以readfds为第二个参数调用select函数。select在返回时会返回所有fd_set集合中套接字的总个数，并对每个集合进行相应的更新。将满足条件的套接字放在相应的集合中。

    4:使用FD_ISSET判断s是否还在某个集合中。如：  

       FD_ISSET(s,&readfds);

     5:调用相应的Windows socket api 对某套接字进行操作。 

     select返回后会修改每个fd_set结构。删除不存在的或没有完成IO操作的套接字。这也正是在第四步中可以使用FD_ISSET来判断一个套接字是否仍在集合中的原因。

 一个服务器程序使用select模型管理套接字的例子

SOCKET listenSocket; 
SOCKET acceptSocket;  
FD_SET socketSet;  
FD_SET writeSet;  
FD_SET readSet;  
  
  
  
FD_ZERO(&socketSet);  
FD_SET(listenSocket,&socketSet);  
while(true)  
{  
    FD_ZERO(&readSet);  
    FD_ZERO(&writeSet);  
    readSet=socketSet;  
    writeSet=socketSet;  
  
    //同时检查套接字的可读可写性。  
    int ret=select(0,&readSet,&writeSet,NULL,NULL);//为等待时间传入NULL，则永久等待。传入0立即返回。不要勿用。  
    if(ret==SOCKET_ERROR)  
    {  
        return false;  
    }  
    sockaddr_in addr;  
    int len=sizeof(addr);  
    //是否存在客户端的连接请求。  
    if(FD_ISSET(listenSocket,&readSet))//在readset中会返回已经调用过listen的套接字。  
    {  
        acceptSocket=accept(listenSocket,(sockaddr*)&addr,&len);  
        if(acceptSocket==INVALID_SOCKET)  
        {  
            return false;  
        }  
        else  
        {  
            FD_SET(acceptSocket,&socketSet);  
        }  
    }  
  
    for(int i=0;i<socketSet.fd_count;i++)  
    {  
        if(FD_ISSET(socketSet.fd_array[i],&readSet))  
        {  
            //调用recv，接收数据。  
        }  
        if(FD_ISSET(socketSet.fd_array[i]),&writeSet)  
        {  
            //调用send，发送数据。  
        }  
    }  
} 

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