sockets - 如何使用单线程在 TCP 上实现全双工通道？

Question

我正在编写的网络库需要通过 TCP 套接字发送和接收消息。消息可以随时发送或接收，即应作为全双工通道工作。

我能够使用两个线程来实现这样的场景：调用 send() 的主线程和主要在 recv() 调用时阻塞的专用线程。

我的问题是：是否可以用单个线程实现相同的场景？即通过注册一些回调函数？

附带说明：我需要在 C++、Java 和 Python 中实现这个场景。

Answer 1

是的，有可能。您需要使用允许多路复用 I/O 的 API。在 C/C++ 和 Python 下，您可以使用 select() 和非阻塞 I/O，因此您阻塞的唯一网络调用是 select()。还有 poll() 和 epoll() 以及许多其他类似的 API，它们完成相同的事情，具有不同程度的效率和可移植性。Java 也有非阻塞 I/O API。

另一种可能性是使用异步 I/O，您告诉操作系统启动 I/O 事务，并在完成操作时通知您（通过某种机制）。但是，我不熟悉那种网络编程风格，所以我不会尝试提供细节。

Answer 2

通常，库会通过向应用程序的主循环/事件循环提供接口来做到这一点。

例如，大多数使用单线程网络的应用程序都会有一个阻塞 或类似的主select()循环poll()。您的库将只返回应用程序应包含在其select()/poll()调用中的文件描述符，以及应用程序应在该文件描述符可读时调用的回调函数。