1、毕业论文文献综述 电子信息工程 Socket 技术综述 摘要 ： 在 网络 通信中， Socket 套接字明确了发送端到达接收端的有效途径，在网络传输层上建立通信关系，实现数据交互的接口。由于网络通信的复杂性，在建立通信关系的前提下，必须引进线程机制处理通信细节，以便保证各节点通讯的独立和并发。 在 Windows Mobile 设备上实现基于 Socket的文件传输，必须 深入理解线程的处理技巧， 同时 将 其 灵活运用到通信网络编程 中，完成文件传输的功能 。 关键字 :套接字；线程；网络通信 1.引言 Socket 编程技术作为进程问通信的 常用技术，以其能够灵活定制包格式、灵活构造高效
2、通信服务等优势成为构建基于 TCP/IP 协议的网络应用程序时最常用的开发技术之一。使用跨平台、电信级、IPV4 和 IPV6 兼容的 Socket 通信框架，在开发基于 Socket 通信的网络应用程序时不必关心 Socket通信部分的平台移植问题、 Socket 通信问题、 IPV4 与 IPV6 的兼容问题，而可以直接构造应用，从而大大加快开发进度。 目前还没有一个具有上述功能的开放的框架可以被用来构建基于 Socket 通信的网络应用程序；而构建 UDP 服务器、 TCP、 TCP 的长连接客 户端往往成为构建 Socket 应用程序时的关键技术。因此构建一个支持多个 TCP 和 UD
3、P 服务器、多个 TCP 长连接客户端的跨平台、电信级、 IPV4 和 IPV6 兼容的 Socket 通信框架对于加快项目开发进度、降低代码平台移植难度都很有意义 1。 2. Socket 技术 Socket 通常也称作套接字，用于描述 IP 地址和端口，是一个通信链的句柄。应用程序通常通过套接字向网络发出请求或者应答网络请求。生成套接字，主要有 3 个参数：使用的端口号，传输层协议 (TCP/UDP)和通信的目的 IP 地址。通过将这 3 个参数结合起来，与一 个 socket 绑定，应用层就可以 和 传输层通过套接字接口，区分来自不同应用程序或网络的通信，实现数据传输的并发服务 2。So
4、cket 是建立在传输层协议（主要是 TCP 和 UDP）上的一种套接字规范，它定义两台计算机间进行通信的规范（也是一种编程规范），如果说两台计算机是利用一个通道，那么这个通道的两端就是这个套接字。套接字屏蔽了底层通信软件和具体操作系统的差异，使得任何两台安装了 TCP 协议软件和实现了套接字规范的计算机之间的通信成为可能 3。 文献 4 提出 Socket 分 为 两 种 ： 流 式 Socket （ SOCK_STREAM) 和 数 据 报 式 Socket（ SOCK_DGRAM)。 流套接 字 针对面向连接的 TCP 服务应用，提供了双向的、有序的、无重复并且记录边界的数据流服务。数据
5、报套接口对应于无连接的 UDP 服务应用，支持双向的数据流，但不保证是可靠、有序、无重复的。文献 5指出： 套接字接口（ Socket Interface）是目前 Linux 上应用最广泛的一种进程间的通信机制。由于 Socket 本身不支持同步等待和超时处理，所以不能直接将其用于多进程间实时通信。 Socket 通信服务器采用预先创建线程的设计思路，为每个客户分配服务线 程并保持客户端与服务器的连接状态，只在进程异常时断开连接状态。客户端的套接字及端口号保存于客户端信息表中，服务器先将 接收 到的 Socket 消息压入队列，由发送线程统一完成消息的中转。对于读写客户端信息表的情况，可采用线
6、程互斥 机制 保护读写操作。 3.多线程技术 多线程技术能很好地解决并发多任务问题，提高资源的利用率和系统的整体性能，因此计算机的各个领域都对其进行了研究，从不同角度实现或增强了对多线程的支持。 多线程 提供了一种把程序划分成若干独立部分的方式 。 Java 的编程机制还可以把程序转换成彼此分离的，能独立运行 的子任务。而线程就是这些独立的子任务。在基于线程的多任务处理环境中，线程是最小的执行单位，是进行并发编程的关键 6。 线程是操作系统分配处理器时间的基本单位，是程序中一个单一的顺序控制流。合理地使用多线程技术，可以达到 “宏观上并行，微观上串行 ”的执行效果，从而有效提高处理器的利用率
7、7。传统操作系统中的单线程由进程控制块和用户地址空间、以及管理进程执行的调用 /返回行为的系统堆栈或用户堆栈构成。如果把进程的管理和执行 进行 分离，进程作为操作系统中保护和资源分配的单位，允许一个进程中包含有多个可并发执 行的控制流，这些控制流切换时不必通过进程调度，通信时可以直接借助于共享的内存区，这就是多线程 8。 文献 9讲述了多线程的种类： 多线程在实现方式上可以分为用户级多线程、混合级多线程和内核级多线程。 (1)用户级多线程 (ULT)：这种方式是用线程库的方式来实现并调度线程，是语言级的线程提供机制。 (2)混合级多线程：在这种方式中，内核和用户级同时提供对多线程的支持，用户线
8、程库调度用户线程映射到内核线程。核心调度内核线程运行，它是内核级多线程和用户级多线程的综合。 (3)内核级多 线程 (KLT)：在这种方式中，所有的线程都由操作系统内核来管理和生产的，如Windows NT、 OS/2 都是支持内核级多线程的操作系统。 文献 9对各线程的同步问题，现在的操作系统提供了许多安全、高级的线程同步控制方法。以Win32 系统为例，系统提供了同步对象来协调多线程的执行，同步对象有：冲突区 (Critical Section)，事件对象 (Event Object)，互斥 (Mutex)和信号量 (Semaphore)： (1)冲突区 (Critical Section
9、)：冲突区是一种保证在某时刻只 能有一个线程能够访问某种资源的方法。受保护的资源用一个冲突区对象来表示，这个对象为所有线程共享，哪个线程占有该对象，哪个线程就可以访问受保护的数据，也只有拥有该对象的线程才可以访问该数据，并且只有当占有对象的线程释放对象，其他线程才可以抢占它。 (2)事件对象 (Event Object)：事件对象用来标志某个事件是否发生，从而确定是否执行某个线程。当一个线程在执行某项任务之前，需要等待某一事件发生的时候，使用事件对象非常方便。 (3)互斥对象 (Mutex)：互斥对象是用来控制共享资源的方法，每个线程要访问共 享资源，都要首先获得互斥对象的拥有权。应用互斥对象
10、编程的时候最复杂，但也是控制共享资源最为强大的方法，它不仅能够在一个进程内的线程之间实现资源的完全共享控制，而且可以在不同进程的线程之间实现。 (4)信号量 (Semaphore)：信号量是允许多个线程同时访问同一资源的方法。信号量的核心对象用于资源计数，维持着一个最小值为 0 的计数，为 0 时对象无信号，这时候除非有线程释放该资源，否则其他线程无法访问该资源。大于 0 时对象有信号，这时候其他线程可以访问该资源。当有一个新的线程夺得了资源，计数值就会减 l；当某线程释放了资源，计数值就会加 l。 文献 10分析了建立在串口基础上的电量采集过程，利用多线程技术可实现变电站综合分析系统中电流，
11、电压，功率因数等数据的实时采集、实时显示和实时分析，并对主变损耗，电量平衡等综合性能指标完成实时计算，并最终转化为图形的实时显示，同时对相关路线开关切换引起的电量统计方式的改变，能够自动识别并对电量进行自动处理。 4.总结 Socket 技术和多线程技术是一个不可分割的整体。两者在许多领域都有广泛的作用，并且两者之间通过互补互助，能更好的体现两个技术的实用性和重要性。 参 考文献： 1 王洪富 . 电信级 Socket 通信框架的研究与实现 D. 北京邮电大学：计算机应用 ,2004. 2 徐香明 . 基于 SOCKET 技术的集群网络监控管理实现 J.科技资讯 ,2010,18:20. 3
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13、展 ,2000,37(4):407-410. 8 杨星星，张沛超，刘之尧等 .基于多线程技术的数字保护实时仿真系统 J.电力系统保护与控制 ,2009,37(19):73-75. 9 贾广雷 , 刘培玉 , 耿长欣等 . 多线程技术及其在串 口 通 信 中 的 应 用 J. 计算机工程 ,2003,29(1):246-250. 10 陈 根 永 ， 程 亮， 郭 含 等 . 基 于 多 线 程 技 术提 高 电 量 采 集 的 实 时性 J. 微计算机信息 ,2009,25(25):87-88. 11 Young Hwan Choi， Sun Yeong Choi. Assessment of
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