Day14 - Python基础14 事件驱动模型、IO模型

本节内容：

1：事件驱动模型

2：IO模型前戏准备

3：4种IO模型

1：事件驱动模型

传统的编程是如下线性模式的：

开始--->代码块A--->代码块B--->代码块C--->代码块D--->......--->结束

每一个代码块里是完成各种各样事情的代码，但编程者知道代码块A,B,C,D...的执行顺序，唯一能够改变这个流程的是数据。输入不同的数据，根据条件语句判断，流程或许就改为A--->C--->E...--->结束。每一次程序运行顺序或许都不同，但它的控制流程是由输入数据和你编写的程序决定的。如果你知道这个程序当前的运行状态（包括输入数据和程序本身），那你就知道接下来甚至一直到结束它的运行流程。

对于事件驱动型程序模型，它的流程大致如下：

开始--->初始化--->等待

与上面传统编程模式不同，事件驱动程序在启动之后，就在那等待，等待什么呢？等待被事件触发。传统编程下也有“等待”的时候，比如在代码块D中，你定义了一个input()，需要用户输入数据。但这与下面的等待不同，传统编程的“等待”，比如input()，你作为程序编写者是知道或者强制用户输入某个东西的，或许是数字，或许是文件名称，如果用户输入错误，你还需要提醒他，并请他重新输入。事件驱动程序的等待则是完全不知道，也不强制用户输入或者干什么。只要某一事件发生，那程序就会做出相应的“反应”。这些事件包括：输入信息、鼠标、敲击键盘上某个键还有系统内部定时器触发。

事件驱动模型在前端的时候会大量的使用这个概念。

事件驱动模型也是一种编程思想
如面向过程，面向对象，面向函数这些都是编程思想

事件驱动的执行流程，

1内部维护一个事件列表，
2当发生一个事件就从列表appent一个事件，
3 有一个线程一直从事件列表取事件，然后执行对应事件的函数

2：IO模型前戏准备

在进行解释之前，首先要说明几个概念：

用户空间和内核空间
进程切换
进程的阻塞
文件描述符
缓存 I/O

3.IO模型

一、阻塞IO模型

在linux中，默认情况下所有的socket都是blocking，一个典型的读操作流程大概是这样：

解析：当socket—server应用程序发送accept进行了系统调用就一直阻塞住整个程序，直到有人链接为止。

大白话：
阻塞IO 去车站买票一直排队阻塞，直到买到票为止

##########server############

import  socket 

sk = socket.socket()

sk.bind(('127.0.0.1',))

sk.listen()

while  :

    conn,addr = sk.accept()   ##阻塞住

    while  :

        data = conn.recv()  ##阻塞住

##########client#########

import  socket

cs = socket.socket()

cs.connect(('127.0.0.1',))

while :

    data = input('plz input something:')

    cs.send(b'%s'%data)

二、 non-blocking IO（非阻塞IO）

linux下，可以通过设置socket使其变为non-blocking。当对一个non-blocking socket执行读操作时，流程是这个样子：

大白话：

非阻塞IO 去车站买票车站进行排号，每隔一段时间回来看是不是轮到自己了，每一次间隔的时间就可以去做其他的事情了。
存在缺点:

每一次去内存看数据是否存在，发了太多的系统调用了
数据没有实时。

import time

import socket

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

sk.setsockopt

sk.bind(('127.0.0.1',))

sk.listen()

sk.setblocking(False)   ##通过设置setblocking(False)就不会进行阻塞，去执行下面的else代码

while True:

    try:

        print ('waiting client connection .......')

        connection,address = sk.accept()   # 进程主动轮询

        print("+++",address)

        client_messge = connection.recv()

        print(str(client_messge,'utf8'))

        connection.close()

    except Exception as e:

        print (e)

        time.sleep()

#############################client

import time

import socket

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

while True:

    sk.connect(('127.0.0.1',))

    print("hello")

    sk.sendall(bytes("hello","utf8"))

    time.sleep()

    break

三、IO multiplexing（IO多路复用）

IO多路复用有三种实现方式：优势同时可以监听多个对象

select
poll
epoll

流程是这个样子：

#***********************server.py

import socket

import select

sk=socket.socket()

sk.bind(("127.0.0.1",8801))

sk.listen(5)

inputs=[sk,]

while True:

    r,w,e=select.select(inputs,[],[],5)

    print(len(r))

    for obj in r:

        if obj==sk:

            conn,add=obj.accept()

            print(conn)

            inputs.append(conn)

        else:

            data_byte=obj.recv(1024)

            print(str(data_byte,'utf8'))

            inp=input('回答%s号客户>>>'%inputs.index(obj))

            obj.sendall(bytes(inp,'utf8'))

    print('>>',r)

#***********************client.py

import socket

sk=socket.socket()

sk.connect(('127.0.0.1',8801))

while True:

    inp=input(">>>>")

    sk.sendall(bytes(inp,"utf8"))

    data=sk.recv(1024)

    print(str(data,'utf8'))

select的并发聊天

r,w,e=select.select([sk,],[],[],5) ##四个参数分别是监听列表、输出列表、错误列表 5代表：就监听5秒钟，

select和阻塞IO 一样都是去进行阻塞，不过阻塞的方式不一样，select可以阻塞并监听多个的对象，当对象发生变化的时候，
对应的i 就是发生变化的对象，而且注意的select是通过水平触发的方式去发现对象是否改变。

三种多路复用的说明：

select、poll、epoll 都是IO多路复用的实现，select在unix、windows、linux 都可以用。而windows只能用select

select监听的对象最大不能超过1024 个；

而poll相当于是提高了监听的对象而已；

而epoll 是根本上解决了；

select 和 epoll 的大白话，

select ：考试结束交卷，要交卷拍一下桌子，而老师不知道到底是哪个 要交卷，就需要依次的遍历一个个的问过去。效率太低

epoll： 你们不管是谁要交卷，不要拍桌子了，你自报家门 说：我小虎要交卷，就直接找到了小虎收试卷。

知识点：触发方式
1：水平触发
水平触发:也就是只有高电平(1)或低电平(0)时才触发通知,只要在这两种状态就能得到通知.
上面提到的只要有数据可读(描述符就绪)那么水平触发的epoll就立即返回.

2：边缘触发
边缘触发:只有电平发生变化(高电平到低电平,或者低电平到高电平)的时候才触发通知.上面提到即使有数据
可读,但是没有新的IO活动到来,epoll也不会立即返回.

四、 Asynchronous I/O（异步IO）

异步IO的最大特点就是全程无阻塞。

linux下的asynchronous IO其实用得很少。先看一下它的流程：

大白话：

异步就相当于你打了一个电话，说你要票，然后你就可以去干别的，直到系统打电话给你说票到了，并把票送到你的手上。

四种IO模型的比较：

分析：

阻塞IO全程都在阻塞;

非阻塞IO只是在数据来了，才进行阻塞等待数据 ;

IO多道模型，相当于也是阻塞的，只不过是select去阻塞，且可以进行监听多个的对象。

异步IO 全程没有一丝的阻塞。