并发编程---IO模型

IO模型

任务的提交方式有两种：

• 同步：应用程序提交完任务，等待结果结果，之后在执行下一个任务
• 异步：应用程序提交完任务，继续执行不等待结果，任务执行完，会自动出发异步中的会带哦函数

同步不等于阻塞：

• 同步：提交任务完，不管任务有没有遇到阻塞，只等待接收结果，任务运行完，才接着往下走
• 阻塞：提交任务的时候遇到IO，没有处理的话，操作系统就会抢走CPU。解决方法：使用gevent，检测到IO的时候，就切换到其他任务

IO模型的主要分类：

• 阻塞IO           blocking IO
• 非阻塞IO       nonblocking IO
• IO多路复用   IO multiplexing
• 信号驱动IO   signal driven IO
• 异步IO          asynchronous IO

遇到IO会阻塞：卡在原地; 网络IO：原地阻塞

1.server端什么样得操作属于IO行为

• 服务端的accept，recv，send,
• 其中accept，recv会感觉明显的等，
• send 不会明显等，但也是IO行为

2.为什么IO行为会让有在原地等待的效果

由于server在recv的时候 会有一个等待的时间，就是等待操作系统缓存中存在数据，才copy到用程序当中

阻塞IO

import socket
from threading import Thread

server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1',8080))
server.listen(5)

def communicate():
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)
            print('接收的数据:' ,data)
            conn.send(data.upper())
        except ConnectionResetError:
            break
    conn.close()

print('setting...')
while True:
    print('settings')
    conn,client_addr = server.accept() # io阻塞，操作系统拿走了cpu
    print(client_addr)

    t = Thread(target=communicate,args=(conn,))
    t.start()

server.close()

服务端

import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8080))

while True:
    cmd = input('>>:').strip()
    if not cmd:continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    data = client.recv(1024)
    print(data)
phone.close()

客户端

非阻塞IO

应用程序自己检测io，遇到io就切给其他的任务，这样可以使单线程的效率大大提高

存在的问题：

• cpu在做其他的事情时候，传来了数据，不会立即响应
• 服务端没有任何的阻塞，就是死循环，cpu会一直的运转，进程处于就绪状态，这样大量占用cpu，让应用程序一直向操作系统询问数据好没好，在做着无用功

多路复用IO

阻塞io: 有wait()等待过程，copy过程，

多路复用io: 比阻塞io多了一个select过程，这个过程可以作为中介，询问操作系统有没有数据

• 缺点：只有一个套接字的时候比阻塞io性能低，当监测多个套接字的时候,循环慢，列表数据多的话，效率低
• 优点：多个套接字的时候，可以交给select处理，比阻塞io性能高

elect ：列表循环 效率低

poll ：可接收得列表数据多 效率也不高

epoll ：效率最高，通过异步操作 每个套接字身上绑定个回调函数，谁好了谁触发回调，（就不用去遍历了 效率低）

epoll：  windows 没有 ；linux 有

selectors： 模块 自动根据操作系统选择

import socket
import select
server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1',8080))
server.listen(5)
server.setblocking(False)
print('settings')

rlist=[server,] #存收的套接字,有两种：conn        ,server
wlist=[] #存发的套接字
wdata={}

while True:
    rl,wl,xl = select.select(rlist,wlist,[],0.5) #去向操作系统问套接字准备好没有，异常列表[] m每隔0.5秒问一次
    print('rl',rl)
    print('wl',wl)

    for sock in rl:
        if sock == server:
            conn,addr = sock.accept()
            rlist.append(conn)
        else:
            try: #适用于windows系统
                data = sock.recv(1024)
                if not data: #适用于linux系统，会一直收空
                    sock.close()
                    rlist.remove(sock)
                    continue
                wlist.append(sock)
                wdata[sock] = data.upper()
            except Exception: #客户端连接关闭后走这个异常
                sock.close()
                rlist.remove(sock)

    for sock in wl:
        data = wdata[sock]
        sock.send(data)
        wlist.remove(sock) #传完数据，就不用监测
        wdata.pop(sock)

server.close()

服务端

import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8080))

while True:
    cmd = input('>>:').strip()
    if not cmd:continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    data = client.recv(1024)
    print(data.decode('utf-8'))

phone.close()

客户端