IO并发编程及二进制位运算

IO 分类

IO分类：阻塞IO ，非阻塞IO，IO多路复用，异步IO等

阻塞IO

1.定义：在执行IO操作时如果执行条件不满足则阻塞。阻塞IO是IO的默认形态。

2.效率：阻塞IO是效率很低的一种IO。但是由于逻辑简单所以是默认IO行为。

3.阻塞情况：

因为某种执行条件没有满足造成的函数阻塞
e.g. accept input recv
处理IO的时间较长产生的阻塞状态
e.g. 网络传输，大文件读写

非阻塞IO

代码实现: day9/block_io

定义：通过修改IO属性行为，使原本阻塞的IO变为非阻塞的状态。

设置套接字为非阻塞IO

sockfd.setblocking(bool)
功能：设置套接字为非阻塞IO
参数：默认为True，表示套接字IO阻塞；设置为False则套接字IO变为非阻塞

超时检测：设置一个最长阻塞时间，超过该时间后则不再阻塞等待。

sockfd.settimeout(sec)
功能：设置套接字的超时时间
参数：设置的时间

IO多路复用

定义

同时监控多个IO事件，当哪个IO事件准备就绪就执行哪个IO事件。以此形成可以同时处理多个IO的行为，避免一个IO阻塞造成其他IO均无法执行，提高了IO执行效率。

具体方案

select方法： windows linux unix
poll方法： linux unix
epoll方法： linux

select 方法

代码实现: day10/select_server.py

rs, ws, xs=select(rlist, wlist, xlist[, timeout])
功能: 监控IO事件，阻塞等待IO发生
参数：rlist  列表  读IO列表，添加等待发生的或者可读的IO事件
      wlist  列表  写IO列表，存放要可以主动处理的或者可写的IO事件
      xlist  列表 异常IO列表，存放出现异常要处理的IO事件
      timeout  超时时间

返回值： rs 列表  rlist中准备就绪的IO
        ws 列表  wlist中准备就绪的IO
	   xs 列表  xlist中准备就绪的IO

select 实现tcp服务

【1】将关注的IO放入对应的监控类别列表
【2】通过select函数进行监控
【3】遍历select返回值列表，确定就绪IO事件
【4】处理发生的IO事件

注意

wlist中如果存在IO事件，则select立即返回给ws
处理IO过程中不要出现死循环占有服务端的情况
IO多路复用消耗资源较少，效率较高

@@扩展: 位运算

定义：将整数转换为二进制，按二进制位进行运算

运算符号：

& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
<< 左移
>> 右移

e.g.  14 --> 01110
      19 --> 10011

14 & 19 = 00010 = 2  一0则0
14 | 19 = 11111 = 31 一1则1
14 ^ 19 = 11101 = 29 相同为0不同为1
14 << 2 = 111000 = 56 向左移动低位补0
14 >> 2 = 11 = 3  向右移动去掉低位

poll方法

代码实现: day10/poll_server.py

p = select.poll()
功能 ： 创建poll对象
返回值： poll对象

p.register(fd,event)   
功能: 注册关注的IO事件
参数：fd  要关注的IO
      event  要关注的IO事件类型
  	     常用类型：POLLIN  读IO事件（rlist）
		      POLLOUT 写IO事件 (wlist)
		      POLLERR 异常IO  （xlist）
		      POLLHUP 断开连接 
		  e.g. p.register(sockfd,POLLIN|POLLERR)

p.unregister(fd)
功能：取消对IO的关注
参数：IO对象或者IO对象的fileno

events = p.poll()
功能： 阻塞等待监控的IO事件发生
返回值： 返回发生的IO
        events格式  [(fileno,event),()....]
        每个元组为一个就绪IO，元组第一项是该IO的fileno，第二项为该IO就绪的事件类型

poll_server 步骤

【1】 创建套接字
【2】 将套接字register
【3】 创建查找字典，并维护
【4】 循环监控IO发生
【5】 处理发生的IO

epoll方法

代码实现: day10/epoll_server.py

使用方法：基本与poll相同
- 生成对象改为 epoll()
- 将所有事件类型改为EPOLL类型
epoll特点
- epoll 效率比select poll要高
- epoll 监控IO数量比select要多
- epoll 的触发方式比poll要多（EPOLLET边缘触发）

来源：CSDN

作者：程序员亿豪

链接：https://blog.csdn.net/weixin_45819795/article/details/103480699

标签

位运算

异步io