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目录

1、五种IO模型：

2、非阻塞IO

3、多路转接之select

3.1、理解select的执行过程

1、应用层read&write的时候，本质把数据从用户写给OS ----  本质就是拷贝

2、IO = 等待 + 拷贝（大部分时间在等待，等到有数据了才进行拷贝）

要进行拷贝，必须先判断条件成立。  这个条件就是读写事件  读事件就绪，就是读缓冲区有足够的数据可以读   写事件就绪就是发送缓冲区中要有足够的空间

什么叫做高效IO呢？   单位时间内，IO过程中，等的比重越小，IO效率就越高！

其实几乎所有提高IO效率的策略，本质就是让等的比重变小。

1、五种IO模型：

五种IO模型：
1、张三：钓鱼的时候，专心钓鱼，不做任何其他的事，不和任何人说话。这叫阻塞式IO。

2、李四：钓鱼的时候，在等鱼咬勾的时候还会一边看书。这是非阻塞轮询IO。

3、王五：等鱼咬钩的时候，在鱼竿上面放一个铃铛，当鱼咬钩的时候，就会给他提醒。这是信号驱动式IO。

4、赵六：他有100个鱼竿，全都放在水里，自己在岸边巡查，有鱼咬钩立马去查看。这是多路复用、多路转接式IO。

5、田七：他是老板，他把钓鱼这件事委托给他的助理小王，田七只是钓鱼行为的发起者，他要的只是鱼。这是异步IO。

阻塞IO  vs  非阻塞IO   它们的IO效率其实是相同的，因为IO = 等待 + 拷贝 （等待的时间其实是一样的，只是等的方式不同）

同步IO  vs  异步IO     同步IO其实是当前这个人有没有参与IO，参与了就是同步，没参与就是异步。异步IO不参与IO只是发起IO，最后拿结果就行。 同步IO和线程同步其实没有任何关系。

因为多路复用式IO效率最高    我们后面重点说明多路复用式IO和非阻塞IO

2、非阻塞IO

文件描述符本质就是一个数组下标，每一个数组下标指向的都是一个内核中的文件对象，文件对象中有文件的flags，用fcntl设置一个文件描述符的属性，其实就是设置这个文件在底层struct file中的标志位。

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

int fcntl(int  fd, int  cmd,... /* arg */ );

将文件描述符设置为非阻塞，以后在使用read、write、recv、send...都是使用非阻塞的方式进行IO的。

void SetNoBlock(int fd) { int fl = fcntl(fd, F_GETFL);  //获得指定文件描述符的标记位if (fl < 0)  //小于0，获取失败{ perror("fcntl");return; }fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);//为指定的文件描述符设置标记位   在老的标记位f1的基础上添加 O_NONBLOCK（非阻塞）
}

else if(errno == EWOULDBLOCK)
{cout << "0 fd data not ready, try again!" << endl;
}

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include<errno.h>
#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;//对指定的fd设置非阻塞
void SetNonBlock(int fd) {int fl = fcntl(fd, F_GETFL);if (fl < 0) {cerr << "fcntl error" << endl;exit(1);}fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);
}int main() {SetNonBlock(0);while (1) {char buffer[1024];ssize_t s = read(0, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (s > 0) {buffer[s] = 0;cout << buffer << endl;} else if (s == 0) {cout << "读到文件结尾了" << endl;break;}else{//1. 数据没用准备好 2. 真的出错了. 都以-1的返回值返回// 数据没有准备好,不算出错. 需要区分这两种情况if(errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN){cout<<"os底层数据还没就绪"<<endl;cout<<errno<<endl;}//被信号中断, 也不算read出错else if(errno == EINTR){cout<<"IO interrupted by signal"<<endl;}else{cout<<"read error"<<endl;break;}}sleep(1);}
}

如果事件就绪，上层不处理，select会一直通知你！ 

select的缺点：

1、等待的fd是有上限的

2、输入输出型参数比较多，数据拷贝的频率比较高（用户到内核，内核到用户）

3、输入输出型参数比较多，每次都要对关心的fd进行事件重置

4、用户层，使用第三方数组管理用户的fd，用户层需要很多次遍历，内核中检测fd事件就绪也要遍历

#pragma once#include <iostream>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include "Socket.hpp"using namespace std;static const uint16_t defaultport = 8080;
static const int fd_num_max = (sizeof(fd_set) * 8);
int defaultfd = -1;class SelectServer
{
public:SelectServer(uint16_t port = defaultport) : _port(port){for(int i = 0; i < fd_num_max; i++){fd_array[i] = defaultfd;std::cout <<"fd_array[" << i << "]" << " : " << fd_array[i] << std::endl;}}bool Init(){_listensock.Socket();_listensock.Bind(_port);_listensock.Listen();return true;}void Accepter(){// 连接事件就绪了std::string clientip;uint16_t clientport = 0;int sock = _listensock.Accept(&clientip, &clientport); // 获取连接不会阻塞在这里if (sock < 0){return;}lg(Info, "accept success, %s:%d", clientip.c_str(), clientport);// 以前走到这里可以直接读取数据，可是，现在这里不可以// 以前是多线程、多进程， 文件描述符其实是托管给执行流的 他阻塞是不影响的// 我们现在是单进程，不能建立完连接，立马就进行读  如果不发，当前的进程就阻塞了// select里面只有一个listen套接字    要将sock设置进select里  这样读文件描述符集里的文件描述符就会变得越来越多// accept获取新连接， 不能直接读，因为不清楚是否就绪，selcet清楚是否就绪，所以要将新获取的连接 添加到辅助数组里// select把数据处理完之后，下次循环时会重新再进行把文件描述符添加到rfds里，再交给select由他来监听int pos = 1;for (; pos < fd_num_max; pos++){if (fd_array[pos] != default)continue; // 被占用elsebreak;}if (pos == fd_num_max){// 全部被占用lg(Warning, "server is full, close %d now!", sock);close(sock);}else // 提前break说明由-1位置（即没有被占用）{fd_array[pos] = sock; // 新获取的连接往数组中添加}}void Recver(int fd, int pos){char buffer[1024];ssize_t n = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (n > 0){buffer[n] = 0; // 把它当字符串cout << "get a message: " << buffer << endl;}else if (n == 0) // 读失败{lg(Info, " client quit,me too, close fd is : ", fd);close(fd);fd_array[pos] = defaultfd; // 这里本质是从select中移除}}void Dispatchar(fd_set &rfds) // 读事件就绪   //事件派发器{for (int i = 0; i < fd_num_max; i++){int fd = fd_arry[i];if (fd == dafaultfd)conitnue;if (FD_ISSET(fd, &rfds)) // 判断listen套接字是否在集合里，即是否就绪{if(fd == _listensock.Fd()){Accepter(); //连接管理器}else //不是listenfd{Recver(fd, i); }}}}void Start(){int listensock = _listensock.Fd();fd_array[0] = listensock;for (;;){Fd_set rfds;Fd_ZERO(rfds);int maxfd = fd_array[0];for(int i = 0; i < fd_num_max; i++){if(fd_arry[i] == default) continue; //没有被设置过的Fd_SET(fd_array[i], &rfds); // 将文件描述符添加到集合里if(maxfd < fd_array[i]){maxfd = fd_array[i];}}// accept 的本质是检测listensocket上面有没有连接事件 即底层有三次握手 他一次只能等一个文件描述符 所以要交给select// 新连接到来，对于select来讲就是读事件就绪// 读文件描述符集，他是一个位图struct timeval timeout = {5, 0}; //需要被重复设置 因为如果不重复设置就 会剩余的时间替换//输入输出参数，每次从内核返回的时候值可能就被改过了 ，所以需要重复设置int n = select(maxfd + 1, &rfds, nullptr, nullptr, &timeout); // 告诉OS关心这个文件描述符上的读事件//select 是如果事件就绪，上层不处理，select会一直通知你//select告诉你就绪了，接下来的一次读取，fd不会阻塞switch(n){case 0://等待超时，在等待期间任何事情都没有发生break;case -1://异常break;default://有事件就绪HandlerEvent(rfds);//就绪的事件在rfds里break;}}}~SelectServer(){_listensock.Close();}
private:Sock _listensock;uint16_t _port;int fd_array[fd_num_max]{defaultfd};//设置辅助数组
};