关于Winsock编程中IO重叠的概念

我在看《Windows网络与通信程序设计》（王艳平）这本书时，对重叠IO很不理解，突然就冒出这么一个概念，没一点头绪。就目前的理解做一个整理。

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第一种理解：OVERLAPPED,顾名思义为重叠,乍一看会很奇怪,重叠?谁跟谁重叠?似乎在WIN32的Programming中没有这个概念呀?要讨论这个问题就要追溯到对设备I/O的访问中。
     在WIN32中,用户不能象以前那样直接对硬件进行访问,使得这一层对开发者而言是个"黑盒",而提供了一组对应的API的接口.让开发者基于提供的接口进行开发,而把低层的访问交给了Driver或者内核.在WIN32中,设备的概念已经远远超过了Moniter,Printer等的范围,大概可以包括文件,目录,串口,并口,管道以及控制台等.很自然的,当我们要访问这个设备的时候,我们的第一步就是打开这个设备,其中WIN32 API提供的是CreateFile,具体的使用可以参考MSDN,其中包括的一些参数表明了是否这个设备已经存在(dwCreationDisposition),是否以独占的方式(dwShareMode)打开等等.这里大家可能已经产生了这个想法:呀,既然是跟设备打交道,那么设备的速度这么慢,而CPU的速度这么快,这两者应该怎么协调好呢?举个例子说,我要访问软盘上的资料,哪怕它是一秒后就读出来了,那其实对CPU也是一种很大的浪费呀.是的,的确会有这个问题,既然有问题,我们就要解决,而MicroSoft的解决方式就是这里我们的讨论题目:OverLapped这个字符到底是什么含义呢?其实它的意思就是当程序在等待设备操作的时候,可以继续往下做而不必阻塞到那个地方等待设备操作的返回,这就造成了程序运行和设备操作时间上的重叠.是的,是这样的,神奇吧,那么程序该怎么知道设备操作什么时候做完了返回了呢...

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第二种理解：

在windows中有一个api叫readfile
bool   readfile(
handle  hfile,   //   handle  to   file
lpvoid  lpbuffer,   //   data  buffer 
dword  nnumberofbytestoread,   //   number  of   bytes   to  read 
lpdword  lpnumberofbytesread,   //  number   of  bytes   read 
lpoverlapped   lpoverlapped   //  overlapped   buffer
); 
如果我们在createfile的时候没有使用file_flag_overlapped  标志，同时在调用readfile的时候把lpoverlapped  lpoverlapped  这个参数设置的是null，那么readfile这个函数的调用一直要到读取完数据指定的数据后才会返回，如果没读取完，就会阻塞在这里。同样 ,writefile和readfile都是这样的。这样在读写大文件的时候，我们很多时间都浪费在等待readfile和writefile的返回上面。如果readfile和writefile是往管道里读写数据，那么有可能阻塞得更久，导致程序性能下降。为了解决这个问题，windows引进了重叠io的概念，同样是上面的readfile和writefile，如果在createfile的时候设置了file_flag_overlapped ，那么在调用readfile和writefile的时候就可以给他们最后一个参数传递一个overlapped结构。这样readfile或者 writefile的调用马上就会返回，这时候你可以去做你要做的事，系统会自动替你完成readfile或者writefile,在你调用了 readfile或者writefile后，你继续做你的事，系统同时也帮你完成readfile或writefile的操作，这就是所谓的重叠。使用重叠io还有一个好处，就是你可以同时发出几个readfile或者writefile的调用，然后用waitforsingleobject或者 waitformultipleobjects来等待操作系统的操作完成通知，在得到通知信号后，就可以用getoverlappedresult来查询 io调用的结果。 
基本上就这样，。不知道你清楚了没有，，，
至于socket里的重叠io，和这个差不错，不同的是readfile writefile被wsarecv和wsasend所代替了。这其中牵涉到的东西很多，其实有关windows的异步io机制，是很高深的，所以开始我才推荐你去看《windows2000编程内幕》，也可以去看《inside  windows2000》 
当cpu执行你的代码时遇上一个i/o请求[诸如读写文件之类的]，系统产生一个中断，让cpu去完成这个i/o请求，等到完成了以后，系统再次产生一个中断让原先的程序继续运行。也就说通过中断保持这两者间的同步。可以将终端理解为硬件化的信号量。
这就是所谓的同步概念，一个线程中只可能同时处理一个i/o请求
你要知道，一个i/o操作是非常耗时的，当你的代码挂起后等待i/o完成的这段时间内，你的这个线程浪费了n个指令周期。
如果同时要反复读写大文件，用同步的效率是很低的。
为了解决这个问题，当cpu执行你的代码时遇上一个i/o请求后，系统这是为你开一根内部线程去处理i/o请求，并且你的线程并不挂起，但你可能会觉得如果i/o还没完成，后续的代码就算他让我执行，我也执行不下去了嘛？
如果下面的代码和这个i/o操作有关的话，那么它就要等一等，等到这个i/o操作完成，通过在一个线程中调用waitformultiobject()和getoverlappedresult()就可以得到i/o完成的消息，然后再对其作相应的处理。
但如果后续的代码和这个i/o操作无关，你就可以以更快的速度之行下去了，而无需等待io请求的完成了
这也就是异步了 
你想当你有这样一个请求，就是
readfile(...)   -1
writefile(...)   -2 
readfile(...)   -3
你在程序中如果使用同步的话，那只有当你完成1以后2才会继续执行，2执行完以后3才会继续执行。这就是同步。
当如果使用异步的话，当系统遇到1时，ok，开一线程给它去完成该io请求，然后系统继续运行2，3，分别开两线程。
1-2-3如果是比较耗时的操作，尤其是运用在网络上，那么1-2-3这三个io请求是并行的，也就是重叠的。
重叠i/o就是能够同时以多个线程处理多个i/o,其实你自己开多个线程也可以处理多个i/o,当然系统内部优化以后肯定性能要比你的强，呵呵。
我只是简单的说了一下重叠[overlapped]没从代码的角度给你分析。希望你能对重叠io有所理解。看看windows网络编程，上面不是有模型嘛
最后提一下重叠模型的缺点，他为每一个io请求都开了一根线程，当同时有1000个请求发生，那么系统处理线程上下文[context]切换也是非常耗时的，所以这也就引发了完成端口模型iocp，用线程池来解决这个问题，我就不多说了。