python学记笔记 2 异步IO

在IO编程中，我们知道CPU的速度远远快于磁盘，网络IO，在一个线程中，CPU执行速度的代码非常快，然而遇到IO操作就需要阻塞

需要等待IO操作完成才能继续下一步的动作。这种情况叫做同步IO

在IO操作的过程中，当前线程被挂起，而其他需要CPU执行的代码就无法被当前线程执行。

因为一个IO阻塞了当前线程，导致后边的代码无法运行，我们必须使用多线程或者多进程来并发执行代码，为多个用户服务，

每个用户分配一个线程，如果遇到IO导致线程被挂起，其他用户的县城不受影响

多线程和多进程模型确实解决了并发问题，但是系统不能无上限的只能加线程，线程间切换的开销也很大，当有很多线程时候，CPU的

时间就花在线程切换上，真正运行代码的时间就减少了。结果导致性能严重下降。

由于我们要解决的问题是CPU告诉执行能力和IO设备的龟速严重不匹配，多线程和多进程只是一种方法。

另一种方法是异步IO，当代码需要执行一个耗时的IO操作的时候，它执法处IO指令并不等待IO结果，然后去执行其他代码，

一端时间后IO操作完成会通知相关线程CPU在进行处理

普通的代码至无法完成异步IO的。

do_some_code()
f = open('/path/to/file', 'r')
r = f.read() # <== 线程停在此处等待IO操作结果
# IO操作完成后线程才能继续执行:
do_some_code(r)

所以，同步IO的模型是无法实现异步IO模型的。

异步IO模型需要一个消息循环，在消息循环中，主线程不断的重复读取消息处理消息这个过程

loop = get_event_loop()
while True:
    event = loop.get_event()
    process_event(event)

消息模型其实早在应用在桌面应用程序中了。一个GUI程序的主线程就负责不停地读取消息并处理消息。所有的键盘、鼠标等消息都被发送到GUI程序的消息队列中，然后由GUI程序的主线程处理。

由于GUI线程处理键盘、鼠标等消息的速度非常快，所以用户感觉不到延迟。某些时候，GUI线程在一个消息处理的过程中遇到问题导致一次消息处理时间过长，此时，用户会感觉到整个GUI程序停止响应了，敲键盘、点鼠标都没有反应。这种情况说明在消息模型中，处理一个消息必须非常迅速，否则，主线程将无法及时处理消息队列中的其他消息，导致程序看上去停止响应。

消息模型是如何解决同步IO必须等待IO操作这一问题的呢？当遇到IO操作时，代码只负责发出IO请求，不等待IO结果，然后直接结束本轮消息处理，进入下一轮消息处理过程。当IO操作完成后，将收到一条“IO完成”的消息，处理该消息时就可以直接获取IO操作结果。

在“发出IO请求”到收到“IO完成”的这段时间里，同步IO模型下，主线程只能挂起，但异步IO模型下，主线程并没有休息，而是在消息循环中继续处理其他消息。这样，在异步IO模型下，一个线程就可以同时处理多个IO请求，并且没有切换线程的操作。对于大多数IO密集型的应用程序，使用异步IO将大大提升系统的多任务处理能力