2024年3月27日发(作者：)

一、 同步I/O和异步I/O

在介绍这部分内容之前先来认识下“异步I/O”。

说起异步IO，很容易联想到同步I/O，对于同一个I/O对象句柄在同一时刻只允许一个I/O操作，其原理

如下图所示：

显然，当内核真正处理I/O的时间段（T2~T4），用户线程是处于等待状态的，如果这个时间段比较段的

话，没有什么影响；倘若这个时间段很长的话，线程就会长时间处于挂起状态。事实上，该线程完全可以

利用这段时间用处理其他事务。

异步I/O恰好可以解决同步I/O中的问题，而且支持对同一个I/O对象的并行处理，其原理如下图所示：

异步I/O在I/O请求完成时，可以使用让I/O对象或者事件对象受信来通知用户线程，而用户线程中可以

使用GetOverlappedResult来查看I/O的执行情况。

由于异步I/O在进行I/O请求后会立即返回，这样就会产生一个问题：“程序是如何取得I/O处理的结果的？”。

有多种方法可以实现异步I/O，其不同资料上的分类一般都不尽相同，但原理上都类似，这里我把实现异

步I/O的方法分为3类，本文就针对这3类方法进行详细的讨论。

（1）重叠I/O

（2）异步过程调用（APC），扩展I/O

（3）使用完成端口（IOCP）

二、使用重叠I/O实现异步I/O

同一个线程可以对多个I/O对象进行I/O操作，不同的线程也可以对同一个I/O对象进行操作，在我的理

解中，重叠的命名就是这么来的。

在使用重叠I/O时，线程需要创建OVERLAPPED结构以供I/O处理。该结构中最重要的成员是hEvent，

它是作为一个同步对象而存在，如果hEvent为NULL，那么此时的同步对象即为文件句柄、管道句柄等I/O

操作对象。当I/O完成后，会使这里的同步对象受信，从而通知用户线程。

由于在进行I/O请求后会立即返回，但有时用户线程需要知道I/O当前的执行情况，此时就可以使用

GetOverlappedResult。如果该函数的bWait参数为true,那么改函数就会阻塞线程直到目标I/O处理完成为止；

如果bWait为false，那么就会立即返回，如果此时的I/O尚未完，调用GetLastError就会返回

ERROR_IO_INCOMPLETE。

代码示例一：

代码:

DWORD nReadByte ;

BYTE bBuf[BUF_SIZE] ;

OVERLAPPED ov = { 0, 0, 0, 0, NULL } ; // hEvent = NULL ;

HANDLE hFile = CreateFile ( ……, FILE_FLAG_OVERLAPPED, …… ) ;

ReadFile ( hFile, bBuf, sizeof(bBuf), &nReadByte, &ov ) ;

// 由于此时hEvent=NULL，所以同步对象为hFile,下面两句的效果一样

WaitForSingleObject ( hFile, INFINITE ) ;

//GetOverlappedResult ( hFile, &ov, &nRead, TRUE ) ;

这段代码在调用ReadFile后会立即返回，但在随后的WaitForSingleObject或者GetOverlappedResult中阻塞，

利用同步对象hFile进行同步。

这段代码在这里可以实现正常的异步I/O，但存在一个问题，倘若现在需要对hFile句柄进行多个I/O操作，

就会出现问题。见下面这段代码。

代码示例二：

代码: