本文简单介绍了当前 Windows 支持的各种 Socket I/O 模型，如果你发现其中存在什么错误请务必赐教。

一： select 模 型
二： WSAAsyncSelect 模型
三： WSAEventSelect 模 型
四： Overlapped I/O 事件通知模型
五： Overlapped I/O 完成例程模型
六： IOCP 模 型

老陈有一个在外地工作的女儿，不能经常回来，老陈和她通过信件联系。他们的信会被邮递员投递到他们的信箱 里。
这和 Socket 模型非常类似。下面我就以老陈接收信件为 例讲解 Socket I/O 模型 ~~~

一： select 模 型

老陈非常想看到女儿的信。以至于他每隔 10 分钟就下 楼检查信箱，看是否有女儿的信 ~~~~~
在这种情况下， " 下 楼检查信箱 " 然后回到楼上耽误了老陈太多的时间，以至于老陈无法做其他工作。
select 模 型和老陈的这种情况非常相似：周而复始地去检查 ...... 如果有数据 ...... 接 收 / 发送 .......

使 用线程来 select 应该是通用的做法：
procedure TListenThread.Execute;
var
addr : TSockAddrIn;
fd_read : TFDSet;
timeout : TTimeVal;
ASock,
MainSock : TSocket;
len , i :  Integer ;
begin
MainSock : =  socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );
addr.sin_family : =  AF_INET;
addr.sin_port : =  htons( 5678 );
addr.sin_addr.S_addr : =  htonl(INADDR_ANY);
bind( MainSock, @addr, sizeof(addr) );
listen( MainSock,  5  );

while  ( not  Terminated)  do
begin
FD_ZERO( fd_read );
FD_SET( MainSock, fd_read );
timeout.tv_sec : =   0 ;
timeout.tv_usec : =   500 ;
if   select (  0 , @fd_read, nil, nil, @timeout )  >   0   then   // 至 少有1个等待Accept的connection
begin
if  FD_ISSET( MainSock, fd_read )  then
begin
for  i: = 0   to  fd_read.fd_count - 1   do   // 注 意，fd_count  <=   64 ，也就是说select只能同时管理最多64个连接
begin
len  : =  sizeof(addr);
ASock : =  accept( MainSock, addr,  len  );
if  ASock  <>  INVALID_SOCKET  then
.... // 为ASock创建一个新的线程，在新的线程中再不停地select
end ; 
end ; 
end ; 
end ;  // while  ( not  self.Terminated)

shutdown( MainSock, SD_BOTH );
closesocket( MainSock );
end ;

二： WSAAsyncSelect 模 型

后来，老陈使用了微软公司的新式信箱。这种信箱非常先进，一旦信箱里有新的信件，盖茨就会给老陈打电话： 喂，大爷，你有新的信件了！从此，老陈再也不必频繁上下楼检查信箱了，牙也不疼了，你瞅准了，蓝天 ...... 不 是，微软 ~~~~~~~~
微软提供的 WSAAsyncSelect 模 型就是这个意思。

WSAAsyncSelect 模型是 Windows 下 最简单易用的一种 Socket I/O 模型。使用这种模型时， Windows 会 把网络事件以消息的形势通知应用程序。
首先定义一个消息标示常量：
const WM_SOCKET = WM_USER + 55;
再在主 Form 的 private 域 添加一个处理此消息的函数声明：
private
procedure WMSocket(var Msg: TMessage); message WM_SOCKET;
然后就可以使用 WSAAsyncSelect 了：
var
addr : TSockAddr;
sock : TSocket;

sock := socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );
addr.sin_family := AF_INET;
addr.sin_port := htons(5678);
addr.sin_addr.S_addr := htonl(INADDR_ANY);
bind( m_sock, @addr, sizeof(SOCKADDR) );

WSAAsyncSelect( m_sock, Handle, WM_SOCKET, FD_ACCEPT or FD_CLOSE );

listen( m_sock, 5 );
....

应 用程序可以对收到 WM_SOCKET 消息进行分析，判断是哪一个 socket 产 生了网络事件以及事件类型：

procedure TfmMain.WMSocket(var Msg: TMessage);
var
sock : TSocket;
addr : TSockAddrIn;
addrlen : Integer;
buf : Array [0..4095] of Char;
begin
//Msg 的 WParam 是 产生了网络事件的 socket 句柄， LParam 则 包含了事件类型
case WSAGetSelectEvent( Msg.LParam ) of
FD_ACCEPT :
begin
addrlen := sizeof(addr);
sock := accept( Msg.WParam, addr, addrlen );
if sock <> INVALID_SOCKET then
WSAAsyncSelect( sock, Handle, WM_SOCKET, FD_READ or FD_WRITE or FD_CLOSE );
end;

FD_CLOSE : closesocket( Msg.WParam );
FD_READ : recv( Msg.WParam, buf[0], 4096, 0 );
FD_WRITE : ;
end;
end;

三： WSAEventSelect 模 型

后来，微软的信箱非常畅销，购买微软信箱的人以百万计数 ...... 以 至于盖茨每天 24 小时给客户打电话，累得腰酸背痛，喝蚁力神都不好使 ~~~~~~
微 软改进了他们的信箱：在客户的家中添加一个附加装置，这个装置会监视客户的信箱，每当新的信件来临，此装置会发出 " 新 信件到达 " 声，提醒老陈去收信。盖茨终于可以睡觉了。

同 样要使用线程：
procedure TListenThread.Execute;
var
hEvent : WSAEvent;
ret : Integer;
ne : TWSANetworkEvents;
sock : TSocket;
adr : TSockAddrIn;
sMsg : String;
Index,
EventTotal : DWORD;
EventArray : Array [0..WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS-1] of WSAEVENT;
begin
...socket...bind...
hEvent := WSACreateEvent();
WSAEventSelect( ListenSock, hEvent, FD_ACCEPT or FD_CLOSE );
...listen...

while ( not Terminated ) do
begin
Index := WSAWaitForMultipleEvents( EventTotal, @EventArray[0], FALSE, WSA_INFINITE, FALSE );
FillChar( ne, sizeof(ne), 0 );
WSAEnumNetworkEvents( SockArray[Index-WSA_WAIT_EVENT_0], EventArray[Index-WSA_WAIT_EVENT_0], @ne );

if ( ne.lNetworkEvents and FD_ACCEPT ) > 0 then
begin
if ne.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] <> 0 then
continue;

ret := sizeof(adr);
sock := accept( SockArray[Index-WSA_WAIT_EVENT_0], adr, ret );
if EventTotal > WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS-1 then// 这 里 WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS 同样是 64
begin
closesocket( sock );
continue;
end;

hEvent := WSACreateEvent();
WSAEventSelect( sock, hEvent, FD_READ or FD_WRITE or FD_CLOSE );
SockArray[EventTotal] := sock;
EventArray[EventTotal] := hEvent;
Inc( EventTotal );
end;

if ( ne.lNetworkEvents and FD_READ ) > 0 then
begin
if ne.iErrorCode[FD_READ_BIT] <> 0 then
continue;
FillChar( RecvBuf[0], PACK_SIZE_RECEIVE, 0 );
ret := recv( SockArray[Index-WSA_WAIT_EVENT_0], RecvBuf[0], PACK_SIZE_RECEIVE, 0 );
......
end;
end;
end;



四： Overlapped I/O 事件通知模型

后来，微软通过调查发现，老陈不喜欢上下楼收发信件，因为 上下楼其实很浪费时间。于是微软再次改进他们的信箱。新式的信箱采用了更为先进的技术，只要用户告诉微软自己的家在几楼几号，新式信箱会把信件直接传送到 用户的家中，然后告诉用户，你的信件已经放到你的家中了！老陈很高兴，因为他不必再亲自收发信件了！

Overlapped I/O 事件通知模型和 WSAEventSelect 模型在实现上非 常相似，主要区别在 "Overlapped" ， Overlapped 模 型是让应用程序使用重叠数据结构 (WSAOVERLAPPED) ，一次投递一个或多个 Winsock I/O 请求。这些提交的请求完成后，应用程序会收到通知。什么意思呢？就是说，如果你想从 socket 上 接收数据，只需要告诉系统，由系统为你接收数据，而你需要做的只是为系统提供一个缓冲区 ~~~~~
Listen 线 程和 WSAEventSelect 模型一模一样， Recv/Send 线 程则完全不同：
procedure TOverlapThread.Execute;
var
dwTemp : DWORD;
ret : Integer;
Index : DWORD;
begin
......

while ( not Terminated ) do
begin
Index := WSAWaitForMultipleEvents( FLinks.Count, @FLinks.Events[0], FALSE, RECV_TIME_OUT, FALSE );
Dec( Index, WSA_WAIT_EVENT_0 );
if Index > WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS-1 then // 超时或者其他错误
continue;

WSAResetEvent( FLinks.Events[Index] );
WSAGetOverlappedResult( FLinks.Sockets[Index], FLinks.pOverlaps[Index], @dwTemp, FALSE, FLinks.pdwFlags[Index]^ );

if dwTemp = 0 then // 连接已经 关闭
begin
......
continue;
end else
begin
fmMain.ListBox1.Items.Add( FLinks.pBufs[Index]^.buf );
end;

// 初始化缓冲区
FLinks.pdwFlags[Index]^ := 0;
FillChar( FLinks.pOverlaps[Index]^, sizeof(WSAOVERLAPPED), 0 );
FLinks.pOverlaps[Index]^.hEvent := FLinks.Events[Index];
FillChar( FLinks.pBufs[Index]^.buf^, BUFFER_SIZE, 0 );

// 递一个接 收数据请求
WSARecv( FLinks.Sockets[Index], FLinks.pBufs[Index], 1, FLinks.pdwRecvd[Index]^, FLinks.pdwFlags[Index]^, FLinks.pOverlaps[Index], nil );
end;
end;

五： Overlapped I/O 完成例程模型

老陈接收到新的信件后，一般的程序是：打开信封 ---- 掏 出信纸 ---- 阅读信件 ---- 回复信件 ...... 为 了进一步减轻用户负担，微软又开发了一种新的技术：用户只要告诉微软对信件的操作步骤，微软信箱将按照这些步骤去处理信件，不再需要用户亲自拆信 / 阅 读 / 回复了！老陈终于过上了小资生活！

Overlapped I/O 完成例程要求用户提供一个回调函数，发生新的网络事件的时候系统将执行这个函数：
procedure WorkerRoutine( const dwError, cbTransferred : DWORD; const
lpOverlapped : LPWSAOVERLAPPED; const dwFlags : DWORD ); stdcall;
然后 告诉系统用 WorkerRoutine 函数处理接收到的数据：
WSARecv( m_socket, @FBuf, 1, dwTemp, dwFlag, @m_overlap, WorkerRoutine );
然 后 ...... 没有什么然后了，系统什么都给你做了！微软真实体贴！
while ( not Terminated ) do// 这就是一个 Recv/Send 线 程要做的事情 ...... 什么都不用做啊！！！
begin
if SleepEx( RECV_TIME_OUT, True ) = WAIT_IO_COMPLETION then //
begin
;
end else
begin
continue;
end;
end;

六： IOCP 模 型

微软信箱似乎很完美，老陈也很满意。但是在一些大公司情况却完全不同！这些大公司有数以万计的信箱，每秒钟 都有数以百计的信件需要处理，以至于微软信箱经常因超负荷运转而崩溃！需要重新启动！微软不得不使出杀手锏 ......
微 软给每个大公司派了一名名叫 "Completion Port" 的超级机器人，让这个机器人去处理 那些信件！

"Windows NT 小组注意到这些应用程序的性能没有预料的那么 高。特别的，处理很多同时的客户请求意味着很多线程并发地运行在系统中。因为所有这些线程都是可运行的 [ 没 有被挂起和等待发生什么事 ] ， Microsoft 意 识到 NT 内核花费了太多的时间来转换运行线程的上下文 [Context] ， 线程就没有得到很多 CPU 时间来做它们的工作。大家可能也都感觉到并行模型的瓶颈在于它为每一个客 户请求都创建了一个新线程。创建线程比起创建进程开销要小，但也远不是没有开销的。我们不妨设想一下：如果事先开好 N 个 线程，让它们在那 hold[ 堵塞 ] ，然后可 以将所有用户的请求都投递到一个消息队列中去。然后那 N 个线程逐一从消息队列中去取出消息并加以处 理。就可以避免针对每一个用户请求都开线程。不仅减少了线程的资源，也提高了线程的利用率。理论上很不错，你想我等泛泛之辈都能想出来的问题， Microsoft 又 怎会没有考虑到呢 ?"----- 摘自 nonocast 的 《理解 I/O Completion Port 》

先看 一下 IOCP 模型的实现：

// 创 建一个完成端口
FCompletPort := CreateIoCompletionPort( INVALID_HANDLE_VALUE, 0,0,0 );

// 接受远程连接，并把这个连接的 socket 句 柄绑定到刚才创建的 IOCP 上
AConnect := accept( FListenSock, addr, len);
CreateIoCompletionPort( AConnect, FCompletPort, nil, 0 );

// 创建 CPU 数 *2 + 2 个线程
for i:=1 to si.dwNumberOfProcessors*2+2 do
begin
AThread := TRecvSendThread.Create( false );
AThread.CompletPort := FCompletPort;// 告诉这个线程，你要去这个 IOCP 去访 问数据
end;

OK ，就这么简单，我们要做的就是建立一个 IOCP ， 把远程连接的 socket 句柄绑定到刚才创建的 IOCP 上， 最后创建 n 个线程，并告诉这 n 个线程到这个 IOCP 上 去访问数据就可以了。

再看一下 TRecvSendThread 线 程都干些什么：

procedure TRecvSendThread.Execute;
var
......
begin
while (not self.Terminated) do
begin
// 查询 IOCP 状 态（数据读写操作是否完成）
GetQueuedCompletionStatus( CompletPort, BytesTransd, CompletKey, POVERLAPPED(pPerIoDat), TIME_OUT );

if BytesTransd <> 0 then
....;// 数据读写操作完成

// 再 投递一个读数据请求
WSARecv( CompletKey, @(pPerIoDat^.BufData), 1, BytesRecv, Flags, @(pPerIoDat^.Overlap), nil );
end;
end;

读 写线程只是简单地检查 IOCP 是否完成了我们投递的读写操作，如果完成了则再投递一个新的读写请 求。
应该注意到，我们创建的所有 TRecvSendThread 都 在访问同一个 IOCP （因为我们只创建了一个 IOCP ）， 并且我们没有使用临界区！难道不会产生冲突吗？不用考虑同步问题吗？
呵呵，这正是 IOCP 的 奥妙所在。 IOCP 不是一个普通的对象，不需要考虑线程安全问题。它会自动调配访问它的线程：如果 某个 socket 上有一个线程 A 正在访问， 那么线程 B 的访问请求会被分配到另外一个 socket 。 这一切都是由系统自动调配的，我们无需过问。