asynchronous I/O——异步I/O

Overlapped I/O，也就是asynchronous I/O——异步I/O。

        目前所有外设的速度（包括硬盘）跟CPU的速度相比仍然是天壤之别，而程序跟外设打交道又是非常正常的事情，因此如何让程序既能进行I/O又不受制于 I/O速度瓶颈的限制是一大课题。而采取异步方式则是一种自然而且有效的方案。也就是说我们调用I/O函数后立即返回继续往下执行，而不必等I/O完成后 再继续，这样就使得I/O操作与我们的程序之间能够并发进行（从用户的观点看却是并行的，看来感性的人类的感觉还是比较容易受欺骗的-_-）。当然，通常 我们都需要知道I/O的执行情况，包括其执行结果。从这个意义上讲，异步去执行的I/O过程跟我们释放出去的一个线程在概念上是比较相似的。
        在win32中，我们可有以下几种方式（或者叫做机制）来实现Overlapped I/O。
1，激发的文件handle
预设操作：
——用FILE_FLAG_OVERLAPPED参数调用CreateFile()函数以便告知被打开的文件以后要进行Overlapped I/O。
——定义一个OVERLAPPED结构并适当填充（hEvent域为空）
执行操作：
——以定义的那个OVERLAPPED结构的地址为参数调用ReadFile()或WriteFile()来进行Overlapped I/O。
等待操作：WaitForSingleObject(), WaitForMultipleObjects(), MsgWaitForMultipleObjects()
等待对象：文件handle
取得结果：GetOverlappedResult()
缺陷：
不 能方便地从文件操作级获知结果。用GetOverlappedResult()得到的只是最近一个该文件上的操作的结果，要想获得在该文件上的每个操作的 结果必须在每个操作后用GetOverlappedResult()来获取结果。这样做效率比较低，也增加了程序的复杂性，降低了程序的灵活性。
2、激发的Event对象
预设操作：
——用FILE_FLAG_OVERLAPPED参数调用CreateFile()函数以便告知被打开的文件以后要进行Overlapped I/O。
——定义一个OVERLAPPED结构并适当填充（hEvent域为一个手动激发的Envet对象）
执行操作：
——以定义的那个OVERLAPPED结构的地址为参数调用ReadFile()或WriteFile()来进行Overlapped I/O。
等待操作：WaitForMultipleObjects(), MsgWaitForMultipleObjects()
等待对象：所关心的操作对应的Event对象
取得结果：Wait函数的返回结果
缺陷：
——等待多个对象的Wait函数对所等待的对象数目有限制MAXIMUM_WAIT_OBJECTS（比如64个）。
——必须不断地根据Wait函数的返回结果来判断是哪个Event对象被激发，从而作出相应的反应。
3、异步过程调用（Asynchronous Precudure Call，APC）
预设操作：
——用FILE_FLAG_OVERLAPPED参数调用CreateFile()函数以便告知被打开的文件以后要进行Overlapped I/O。
——定义一个OVERLAPPED结构并适当填充（hEvent域不是必要的，此时可以用来存放一个用户自定义结构的指针）
——定义一个回调函数
执行操作：
——以定义的那个OVERLAPPED结构的地址以及回调函数地址为参数调用ReadFileEx()或WriteFileEx()来进行Overlapped I/O。
等待操作：不必等待
等待对象：不必等待
取得结果：通过一个OVERLAPPED指针传给回调函数
缺陷：
——有好几个I/O API并不支持APC，比如listen(), WaitCommEvent()
——只有发出Overlapped I/O的那个线程才能提供对应的回调函数，这样不利于构建可扩展系统
4、I/O Completion Ports
说明：
I/O Completion Ports提供了这样一种机制：将一堆线程和一堆文件handle关联起来，使得这堆handle中的任何一个被激发时都会导致那堆线程中的一个被激活 （如果存在的话）并为之服务，完成服务后的线程不会被结束，而是继续回到那堆线程中，继续等待被激活。其实这就是线程池的概念。
另外，这堆线程只能用作这样一个单一用途，除此之外不能去做其他任何事情。
预设操作：
——用FILE_FLAG_OVERLAPPED参数调用CreateFile()函数以便告知被打开的文件以后要进行Overlapped I/O。
——产生一个I/O Completion Port对象：CreateIoCompletionPort()
——将该对象和文件handle关联起来：CreateIoCompletionPort()
——产生一堆线程：CreateThread()
——让每一个线程都在该I/O Completion Port对象上等待：GetQueuedCompletionStatus()
执行操作：
—— 对那些文件handle进行一些Overlapped I/O。ConnectNamePipe(), DeviceIoControl(), LockFileEx(), ReadFile(), TransactNamePipe(), WaitCommEvent(), WriteFile()
等待操作：GetQueuedCompletionStatus()
等待对象：I/O Completion Port packet
取得结果：通过GetQueuedCompletionStatus()的参数传递给服务线程
缺陷：
【附】
——所谓可扩展（scalable）系统，是指能够藉着增加RAM或磁盘容量或CPU个数而提升系统性能的系统。
——系统可能会让Overlapped I/O立即执行的情况：
————请求的数据量比较小
————系统可以立即满足请求（比如请求的数据已经在缓存）
——系统肯定会让Overlapped I/O立即执行的情况：
————进行一个写入操作而造成文件的扩展
————读写一个压缩文件
——不让系统激发I/O Completion Ports的方法：
在对已经跟某I/O Completion Port关联的文件进行操作时，产生一个Event对象用以填充其OVERLAPPED参数的hEvent域，该Event对象是手动重置的，并且其handle的最低位为1。