【C# 线程】Windows系统下常见的7种I/O模型之Overlapped I/O模型

overview

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。
Overlapped I/O也称Asynchronous I/O，异步I/O模型。异步I/O和同步I/O不同，同步I/O时，程序被挂起，一直到I/O处理完，程序才能获得控制。异步I/O，调用一个函数告诉OS，进行I/O操作，不等I/O结束就立即返回，继续程序执行，操作系统完成I/O之后，通知消息给你。Overlapped I/O只是一种模型，它可以由内核对象(hand)，事件内核对象(hEvent), 异步过程调用(apcs) 和完成端口(I/O completion)实现。OVERLAPPED是ReadFile/WriteFile等异步操作APIs的一个必须的实参（传址方式）。iocp中也用到这个参数

Overlapped I/O的设计的目的：
取代多线程功能，（多线程存在同步机制，错误处理，在成千上万个线程I/O中，线程上下文切换是十分消耗CPU资源的）。
Overlapped I/O模型是OS为你传递数据，完成上下文切换，在处理完之后通知你。由程序中的处理，变为OS的处理。内部也是用线程处理的。

个人理解：A国的线程a要产品拿到B国家做的加工，但是自己去成本太高，它就委托OverLapped 把商品寄到B国家的工厂，并且把所有要交代的信息和个人联系方式都告诉OverLapped，然后线程a就去做自己的事情了。加工完成后OverLapped再把加工后的产品寄回来给他。如果每一个线程都建立一个OverLapped成本太高。所以OverLapped就成立一个快递公司IOCP 来处理这类业务，它自己就在里面上班。

typedef struct _OVERLAPPED

{

  // 通常被保留，当GetOverlappedResult()传回False

  // 并且GatLastError()并非传回ERROR_IO_PENDINO时，该状态置为系统定的状态。

  DWORD Internal;

  // 通常被保留，当GetOverlappedResult()传回False时，为被传输数据的长度。

  DWORD InternalHigh;

  // 指定文件的位置,从该位置传送数据,文件位置是相对文件开始处的字节偏移量。

  // 调用 ReadFile或WriteFile函数之前调用进程设置这个成员，

  // 读写命名管道及通信设备时调用进程忽略这个成员;

  DWORD Offset;

  // 指定开始传送数据的字节偏移量的高位字,

  // 读写命名管道及通信设备时调用进程忽略这个成员;

  DWORD OffsetHigh;

  // 标识事件,数据传送完成时把它设为信号状态,

  // 调用ReadFile, WriteFile, ConnectNamedPipe TransactNamedPipe函数前,调用进程设置这个成员.

  HANDLE hEvent;

} OVERLAPPED, *LPOVERLAPPED;

产生重叠IO的原因：

对于阻塞IO的读写操作都是需要阻塞等待IO完成的，大大的浪费用户的进程的时间片，降低了程序的性能。所以系统开个后门，悄悄地给你开个后门，开个线程去帮你请求IO，等到IO操作完成之后再通知你，你就可一再接着处理就好了，那么在IO完成之前你就可以放心的做其他的了。
重叠IO的重要数据结构：
WSAEVENT hEvent是连接完成事件和用户程序的桥梁，我们可以通过可爱的waitformultipleobjects和waitforsingleobject来接受通知，进而处理完成事件。

那么，IOCP又是怎么一肥事呢？

需要知道，重叠IO解放劳动力的同时，也是有代价的，如果1000个请求同时发生就需要系统内部开启1000个线程去处理IO，那么负载实在太大了，所以需要池化，为用户进程开线程池去优化IO请求咯。于是就有了IOCP