CSocket,CAsyncSocket多线程退出时的一些注意事项(解决关闭WinSoket崩溃的问题)

在最近修改代码时发现，如果使用了CSocket(CAsyncSocket)对象进行网络通信，在程序结束时关闭这个socket时程序就会崩溃。之前代码是好的，改出来的问题。对比代码和在网上找了些资料，确认CSocket(CAsyncSocket)对象在多线程使用时有些要注意的地方，这里稍微总结一下。简单来说，如果在线程A中创建了CSocket(CAsyncSocket)对象，如果在其他线程中直接调用Close()方法关闭它，程序就会崩溃。如果需要在其他线程中关闭，需要做一下事情：

一.在创建Socket的线程中分离socket对象和当前线程的关联。

1     g_pMySocket = new CMySocket; //CMySocket继承CSocket或CAsyncSocket。
2     if (g_pMySocket && g_pMySocket->Create() == false)
3     {
4         MessageBox(_T("Create mysocket fail!"));
5     }
6     g_pMySocket->m_socket = g_pMySocket->Detach(); //m_socket为自定义成员变量。

二.在需要关闭的线程中再关联socket对象。

1     g_pMySocket->Attach(g_pMySocket->m_socket);
2     //Do sth...
3     g_pMySocket->Close(); //

修改起来很简单，主要分析一下为何要这样做.

CSocket继承自CAsyncSocket，相关代码都差不多。首先在创建socket时会调用CAsyncSocket的create方法。create方法中调用CAsyncSocket::Socket的构造函数，在构造函数中会调用CAsyncSocket::AttachHandle，这是个静态函数。主要就是在这个函数中会将当前线程和socket对象绑定，代码如下：

 1 void PASCAL CAsyncSocket::AttachHandle(SOCKET hSocket, CAsyncSocket* pSocket, BOOL bDead)
 2 {
 3     /*
 4      * _afxSockThreadState 其实就是 AfxGetModuleThreadState()，它会返回当前线程的一个 AFX_MODULE_THREAD_STATE 对象， AFX_MODULE_THREAD_STATE
 5      * 是一个继承自 CNoTrackObject 的类，它里面有以下几个public的成员变量和socket有关：
 6      *            // WinSock specific thread state
 7      *        HWND m_hSocketWindow; //WinSock必须有一个窗口用于接收相关消息，这是个隐藏窗口，后面会看到。
 8      *    #ifdef _AFXDLL
 9      *        CEmbeddedButActsLikePtr<CMapPtrToPtr> m_pmapSocketHandle; //当前子类（自己写的）socket对象和m_hSocket的map
10      *        CEmbeddedButActsLikePtr<CMapPtrToPtr> m_pmapDeadSockets; //当socket对象需要关闭时会把这个socket加到这个map中
11      *        CEmbeddedButActsLikePtr<CPtrList> m_plistSocketNotifications; //存储当前socket的相关消息，如 WM_SOCKET_NOTIFY, WM_SOCKET_DEAD, PM_REMOVE
12      *    #else
13      *        CMapPtrToPtr* m_pmapSocketHandle;
14      *        CMapPtrToPtr* m_pmapDeadSockets;
15      *        CPtrList* m_plistSocketNotifications;
16      * CAsyncSocket中有很多方法都是静态的，都是通过这个 _AFX_SOCK_THREAD_STATE 对象找到子类实例化的socket对象。
17      */
18     _AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;
19
20     BOOL bEnable = AfxEnableMemoryTracking(FALSE);
21
22     TRY
23     {
24         if (!bDead) //默认bDead是false，走这个流程，在killsocket时bDead会为true
25         {
26             /*
27              * 默认当前线程是没有wincoket对象的，所以先 ASSERT 一下，如果关闭soket是只调用 closesoket 方法，而不是使用
28              * Close()方法，这个ASSERT就会报错，因为 closesoket 只是关闭了socket，而它和线程的关联还没有去掉。
29              */
30             ASSERT(CAsyncSocket::LookupHandle(hSocket, bDead) == NULL);
31
32             if (pState->m_pmapSocketHandle->IsEmpty())
33             {
34                 ASSERT(pState->m_pmapDeadSockets->IsEmpty()); //确保当前线程没有未正确关闭的socket。
35                 ASSERT(pState->m_hSocketWindow == NULL); //确保未有释放的窗口对象。
36
37                 //创建用于接收socket相关消息的隐藏窗口。
38                 CSocketWnd* pWnd = new CSocketWnd;
39                 pWnd->m_hWnd = NULL;
40                 if (!pWnd->CreateEx(0, AfxRegisterWndClass(0),
41                     _T("Socket Notification Sink"),
42                     WS_OVERLAPPED, 0, 0, 0, 0, NULL, NULL))
43                 {
44                     TRACE(traceSocket, 0, "Warning: unable to create socket notify window!\n");
45                     delete pWnd;
46                     AfxThrowResourceException();
47                 }
48
49                 ASSERT(pWnd->m_hWnd != NULL);
50                 ASSERT(CWnd::FromHandlePermanent(pWnd->m_hWnd) == pWnd);
51                 pState->m_hSocketWindow = pWnd->m_hWnd;
52             }
53
54             //保存当前子类socket和m_hSocket的关联，pSocket传入的是当前线程的this指针。hSocket就是m_hSocket，pSocket就是子类的socket指针。
55             pState->m_pmapSocketHandle->SetAt((void*)hSocket, pSocket);
56         }
57         else
58         {
59             //当 KillSocket 的时候会走到这个分支。
60             void* pvCount;
61             INT_PTR nCount;
62             if (pState->m_pmapDeadSockets->Lookup((void*)hSocket, pvCount))
63             {
64                 nCount = (INT_PTR)pvCount;
65                 nCount++;
66             }
67             else
68                 nCount = 1;
69             pState->m_pmapDeadSockets->SetAt((void*)hSocket, (void*)nCount);
70         }
71     }
72     CATCH_ALL (e)
73     {
74         AfxEnableMemoryTracking(bEnable);
75         THROW_LAST();
76     }
77     END_CATCH_ALL
78
79     AfxEnableMemoryTracking(bEnable);
80 }

总的来说，创建Winsocket的时候大致会做一下三个关键步骤：

1.将这个socket和当前执行线程关联，标准socket作为key，子类WinSocket作为Value存在m_pmapSocketHandle中。

2.创建一个隐藏窗口用于接收消息。

3.调用 WSAAsyncSelect 向系统注册，这个函数的作用就是当相关socket的事件发生时将的消息发给创建的隐藏窗口。CSocketWnd 类中定义了相关消息的处理函数，在消息响应函数中最终调用CAsyncSocket::DoCallBack方法，在这个方法中对不同的socket事件，如发生，接收，断开等通过虚函数形式调用子类的相关方法。也就是你自己实现的相关方法，如OnReceive， OnClose等。

从上面的过程可以看出为什么在不同线程中关闭winsocket就会出现异常了，以及为什么需要先要Detach再Attach一下。（重新绑定线程和Socket的关系。这个重新绑定不仅仅是pmapSocketHandle的key,value修改一下，而且还要重新创建CSocketWnd窗口，因为在Detach的时候这个窗口已经被销毁了。）

仔细想一下，微软为什么要这么做？为什么多线程使用起来这么麻烦一下？其实这么做已是最好的方法了。微软封装了标准的socket以供我们使用，为了大多数时候使用的方便就结合和windows的消息机制。windows消息机制就是当事件发生时系统向指定的窗口发送一个消息，所以在创建winsocket的时候先创建了一个CSocketWnd窗口以接收相关消息。那么当窗口接收到消息后如何再通知给相关的socket呢？在winsocket类中如何得到socket对象从而调用其相关方法呢？我们看到在CSocketWnd消息处理函数中实际上调用的是CSocket静态方法，其实在CSocket中有很多静态方法，在这些静态方法中如何得到具体的socet对象呢？就是通过

1 _AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;

这句代码，这句代码在这些静态函数中都有使用。在Socket的构造函数中将使用标准socket生成的m_hSocke对象t和子类的WinSocket对象指针通过AttachHandle静态方法放在pState的m_pmapSocketHandle成员变量中。创建CSocketWnd窗口的线程，创建Socket的线程和接收Socket消息的线程其实都是同一个线程，如图所示：

所以CSocketWnd接收到消息后_afxSockThreadState得到线程对象通过m_pmapSocketHandle就能找到子类的CSocket对象，从而调用相关的虚函数，实现发送，接收，断开等功能。

这里总结下使用Winsocket需要注意的一些地方：

1.创建Socket时要在最好在主线程中创建，因为创建Socket时创建了一个隐藏的窗口，如果创建Socket的这个线程很快就结束了，那Socket的隐藏窗口也就自动被释放了，无法再接收到相关消息了。这种情况下就需要调用Detach和Attach方法重新绑定一下线程，Attach方法会再创建一个隐藏窗口和当前线程关联。

2.关闭Soket时最好用WinSocket的Close()方法，而不是使用socket的closesocket()方法。因为Close()方法会销毁创建的隐藏窗口，取消WinSocket和当前线程的关联。如果只使用closesocket方法，就会引起内存泄漏和如果当前线程再创建WinSocket就可能会出错（因为上次绑定的Socket还未去除）。