CAsyncSocket对象不能跨线程之分析

现象

用多线程方法设计socket程序时，你会发现在跨线程使用CAsyncSocket及其派生类时，会出现程序崩溃。所谓跨线程，是指该对象在一个线程中调用Create/AttachHandle/Attach函数，然后在另外一个线程中调用其他成员函数。下面的例子就是一个典型的导致崩溃的过程：

CAsyncSocket Socket;
UINT Thread(LPVOID)
{
       Socket.Close ();
       return 0;
}
void CTestSDlg::OnOK() 
{
       // TODO: Add extra validation here
       Socket.Create(0);
       AfxBeginThread(Thread,0,0,0,0,0);
}

其中Socket对象在主线程中被调用，在子线程中被关闭。

跟踪分析

这个问题的原因可以通过单步跟踪(F11)的方法来了解。我们在Socket.Create(0)处设断点，跟踪进去会发现下面的函数被调用：

void PASCAL CAsyncSocket::AttachHandle(
          SOCKET hSocket, CAsyncSocket* pSocket, BOOL bDead)
{
    _AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;
    BOOL bEnable = AfxEnableMemoryTracking(FALSE);
    if (!bDead)
    {
             ASSERT(CAsyncSocket::LookupHandle(hSocket, bDead) == NULL);
             if (pState->m_pmapSocketHandle->IsEmpty())
             {
                  ASSERT(pState->m_pmapDeadSockets->IsEmpty());
                  ASSERT(pState->m_hSocketWindow == NULL);
                  CSocketWnd* pWnd = new CSocketWnd;
                  pWnd->m_hWnd = NULL;
                  if (!pWnd->CreateEx(0, AfxRegisterWndClass(0),
                                   _T("Socket Notification Sink"),
                                 WS_OVERLAPPED, 0, 0, 0, 0, NULL, NULL))
                 {
                       TRACE0("Warning: unable to create socket notify window!\n");
                       AfxThrowResourceException();
                 }
                 ASSERT(pWnd->m_hWnd != NULL);
                 ASSERT(CWnd::FromHandlePermanent(pWnd->m_hWnd) == pWnd);
                 pState->m_hSocketWindow = pWnd->m_hWnd;
            }
            pState->m_pmapSocketHandle->SetAt((void*)hSocket, pSocket);
    }
    else
    {
           int nCount;
           if (pState->m_pmapDeadSockets->Lookup((void*)hSocket, (void*&)nCount))
                     nCount++;
           else
                     nCount = 1;
           pState->m_pmapDeadSockets->SetAt((void*)hSocket, (void*)nCount);
   }
   AfxEnableMemoryTracking(bEnable);
}

在这个函数的开头，首先获得了一个pState的指针指向_afxSockThreadState对象。从名字可以看出，这似乎是一个和线程相关的变量，实际上它是一个宏，定义如下：

#define _afxSockThreadState AfxGetModuleThreadState()

我们没有必要去细究这个指针的定义是如何的，只要知道它是和当前线程密切关联的，其他线程应该也有类似的指针，只是指向不同的结构。

在这个函数中，CAsyncSocket创建了一个窗口，并把如下两个信息加入到pState所管理的结构中：

    pState->m_pmapSocketHandle->SetAt((void*)hSocket, pSocket);
    pState->m_pmapDeadSockets->SetAt((void*)hSocket, (void*)nCount);
    pState->m_hSocketWindow = pWnd->m_hWnd;
    pState->m_pmapSocketHandle->SetAt((void*)hSocket, pSocket);

当调用Close时，我们再次跟踪，就会发现在KillSocket中，下面的函数出现错误:

    void PASCAL CAsyncSocket::KillSocket(SOCKET hSocket, CAsyncSocket* pSocket)
    {
            ASSERT(CAsyncSocket::LookupHandle(hSocket, FALSE) != NULL);

我们在这个ASSERT处设置断点，跟踪进LookupHandle，会发现这个函数定义如下：

CAsyncSocket* PASCAL CAsyncSocket::LookupHandle(SOCKET hSocket, BOOL bDead)
{
     CAsyncSocket* pSocket;
     _AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;
     if (!bDead)
     {
             pSocket = (CAsyncSocket*)
             pState->m_pmapSocketHandle->GetValueAt((void*)hSocket);
             if (pSocket != NULL)
                  return pSocket;
    }
    else
    {
             pSocket = (CAsyncSocket*)
                  pState->m_pmapDeadSockets->GetValueAt((void*)hSocket);
             if (pSocket != NULL)
                   return pSocket;
    }
    return NULL;
}

显然，这个函数试图从当前线程查询关于这个 socket的信息，可是这个信息放在创建这个socket的线程中，因此这种查询显然会失败，最终返回NULL。

有人会问，既然它是ASSERT出错，是不是Release就没问题了。这只是自欺欺人。ASSERT/VERIFY都是检验一些程序正常运行必须正确的条件。如果ASSERT都失败，在Release中也许不会显现，但是你的程序肯定运行不正确，啥时候出错就不知道了。

如何在多线程之间传递socket

有些特殊情况下，可能需要在不同线程之间传递socket。当然我不建议在使用CAsyncSOcket的时候这么做，因为这增加了出错的风险（尤其当出现拆解包问题时，有人称为粘包，我基本不认同这种称呼）。如果一定要这么做，方法应该是：

1. 当前拥有这个socket的线程调用Detach方法，这样socket句柄和C++对象及当前线程脱离关系
2. 当前线程把这个对象传递给另外一个线程
3. 另外一个线程创建新的CAsyncSocket对象，并调用Attach

上面的例子，我稍微做修改，就不会出错了：

CAsyncSocket Socket;
UINT Thread(LPVOID sock)
{
         Socket.Attach((SOCKET)sock);
         Socket.Close ();
         return 0;
}
void CTestSDlg::OnOK() 
{
         // TODO: Add extra validation here
         Socket.Create(0);
         SOCKET hSocket = Socket.Detach ();
         AfxBeginThread(Thread,(LPVOID)hSocket,0,0,0,0);
}