并发式IO的解决方案---非阻塞式、多路复用和异步通知（异步IO）

本文主要是介绍并发式IO的解决方案---非阻塞式、多路复用和异步通知（异步IO），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

---非阻塞式IO

阻塞式读取键盘和鼠标：

    // 读取鼠标
	int fd = -1;
	char buf[200];
	
	fd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY);
	if (fd < 0)
	{
		perror("open:");
		return -1;
	}
	
	memset(buf, 0, sizeof(buf));
	printf("before 鼠标 read.\n");
	read(fd, buf, 50);
	printf("鼠标读出的内容是：[%s].\n", buf);
	
	
	// 读键盘
	memset(buf, 0, sizeof(buf));
	printf("before 键盘 read.\n");
	read(0, buf, 5);
	printf("键盘读出的内容是：[%s].\n", buf);
	
	
	return 0;

实现非阻塞IO访问：O_NONBLOCK和fcntl

    int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

F_GETFL (void)

Get the file access mode and the file status flags; arg is ignored.

F_SETFL (int)

Set the file status flags to the value specified by arg. File access mode

(O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR) and file creation flags (i.e., O_CREAT, O_EXCL,

O_NOCTTY, O_TRUNC) in arg are ignored. On Linux this command can change only the

O_APPEND, O_ASYNC, O_DIRECT, O_NOATIME, and O_NONBLOCK flags.

属性：

O_NONBLOCK //非阻塞

O_ASYNC //接收异步IO

    int fd = -1;
	int flag = -1;
	char buf[200];
	int ret = -1;
	
	fd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
	if (fd < 0)
	{
		perror("open:");
		return -1;
	}
	
	// 把0号文件描述符（stdin）变成非阻塞式的
	flag = fcntl(0, F_GETFL);		// 先获取原来的flag
	flag |= O_NONBLOCK;				// 添加非阻塞属性
	fcntl(0, F_SETFL, flag);		// 更新flag
	// 这3步之后，0就变成了非阻塞式的了
	
	while (1)
	{
		// 读鼠标
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		//printf("before 鼠标 read.\n");
		ret = read(fd, buf, 50);
		if (ret > 0)
		{
			printf("鼠标读出的内容是：[%s].\n", buf);
		}
		
		// 读键盘
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		//printf("before 键盘 read.\n");
		ret = read(0, buf, 5);
		if (ret > 0)
		{
			printf("键盘读出的内容是：[%s].\n", buf);
		}
	}

---多路复用IO

select和poll

外部阻塞式，内部非阻塞式自动轮询多路阻塞式IO

---select函数介绍

     int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
                  fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);     
//nfds：多路阻塞式IO中最大的文件描述符+1
//*readfds：要读的IO
//*writefds：要写的IO
//*exceptfds：出现错误的IO
//*timeout：超时时间，在超时时间内，有IO激活函数，则立刻返回，没有IO激活，则在到达超时时间时返回
//struct timeval {time_t      tv_sec;     /* seconds */suseconds_t tv_usec;    /* microseconds */};
//返回值：0-超时返回   >0-返回的是IO的返回路数   -1-返回错误

select的几个宏函数：

             void FD_CLR(int fd, fd_set *set);              //将fd从set里面拿出去    clearO(∩_∩)O~
       int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);             //判断fd有没有被置位，返回值是正的，说明这个fd的IO发生了，负的就没有发生
       void FD_SET(int fd, fd_set *set);                //将fd添加进set里面去
       void FD_ZERO(fd_set *set);                       //将所有的fd_set全部清除出去

代码实践：用select函数实现同时读取键盘鼠标

     	int fd = -1, ret = -1;
	char buf[200];
	fd_set myset;
	struct timeval tm;
	
	fd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY);
	if (fd < 0)
	{
		perror("open:");
		return -1;
	}
	
	// 当前有2个fd，一共是fd一个是0
	// 处理myset
	FD_ZERO(&myset);
	FD_SET(fd, &myset);    //鼠标的
	FD_SET(0, &myset);     //键盘的
	
	tm.tv_sec = 10;
	tm.tv_usec = 0;
	ret = select(fd+1, &myset, NULL, NULL, &tm);       //如果两个都没有输入，程序就会在这阻塞住
	if (ret < 0)
	{
		perror("select: ");
		return -1;
	}
	else if (ret == 0)
	{
		printf("超时了\n");
	}
	else
	{
		// 等到了一路IO，然后去监测到底是哪个IO到了，处理之
		if (FD_ISSET(0, &myset))
		{
			// 这里处理键盘
			memset(buf, 0, sizeof(buf));
			read(0, buf, 5);
			printf("键盘读出的内容是：[%s].\n", buf);
		}
		
		if (FD_ISSET(fd, &myset))
		{
			// 这里处理鼠标
			memset(buf, 0, sizeof(buf));
			read(fd, buf, 50);
			printf("鼠标读出的内容是：[%s].\n", buf);
		}
	}
	return 0;

---poll函数介绍

    int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

//使用前必须先设置 struct pollfd * fds

    struct pollfd {
               int   fd;         /* file descriptor */
               short events;     /* requested events */
               short revents;    /* returned events */ //是内核设置的
           };

     events常用宏：
              POLLIN     There is data to read.   //FD要读
              POLLOUT     Writing now will not block.//FD要写

如果有事件发生，要判断是哪个IO发生的，就去判断每个IO的 events和revents是否相等，若相等就说明此IO发生

返回值和select一样；

代码实践：用poll函数实现同时读取键盘鼠标

    // 读取鼠标
	int fd = -1, ret = -1;
	char buf[200];
	struct pollfd myfds[2] = {0};
	
	fd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY);
	if (fd < 0)
	{
		perror("open:");
		return -1;
	}
	
	// 初始化我们的pollfd
	myfds[0].fd = 0;			// 键盘
	myfds[0].events = POLLIN;	// 等待读操作
	
	myfds[1].fd = fd;			// 鼠标
	myfds[1].events = POLLIN;	// 等待读操作
	ret = poll(myfds, fd+1, 10000);
	if (ret < 0)
	{
		perror("poll: ");
		return -1;
	}
	else if (ret == 0)
	{
		printf("超时了\n");
	}
	else
	{
		// 等到了一路IO，然后去监测到底是哪个IO到了，处理之
		if (myfds[0].events == myfds[0].revents)
		{
			// 这里处理键盘
			memset(buf, 0, sizeof(buf));
			read(0, buf, 5);
			printf("键盘读出的内容是：[%s].\n", buf);
		}
		
		if (myfds[1].events == myfds[1].revents)
		{
			// 这里处理鼠标
			memset(buf, 0, sizeof(buf));
			read(fd, buf, 50);
			printf("鼠标读出的内容是：[%s].\n", buf);
		}
	}
	return 0;

---异步通知（异步IO）

异步IO的工作方法是：我们当前进程注册一个异步IO事件（使用signal注册一个信号SIGIO的处理函数），然后当前进程可以正常处理自己的事情，当异步事件发生后当前进程会收到一个SIGIO信号从而执行绑定的处理函数去处理这个异步事件。

3.6.6.2、涉及的函数：

(1)fcntl（F_GETFL、F_SETFL、O_ASYNC、F_SETOWN）

(2)signal或者sigaction（SIGIO）

3.6.3.代码实践

    int mousefd = -1;
// 绑定到SIGIO信号，在函数内处理异步通知事件
void func(int sig)
{
	char buf[200] = {0};
	
	if (sig != SIGIO)
		return;
	read(mousefd, buf, 50);
	printf("鼠标读出的内容是：[%s].\n", buf);
}
int main(void)
{
	// 读取鼠标
	char buf[200];
	int flag = -1;
	
	mousefd = open("/dev/input/mouse1", O_RDONLY);
	if (mousefd < 0)
	{
		perror("open:");
		return -1;
	}	
	// 把鼠标的文件描述符设置为可以接受异步IO
	flag = fcntl(mousefd, F_GETFL);
	flag |= O_ASYNC;        //接受异步IO
	fcntl(mousefd, F_SETFL, flag);
	// 把异步IO事件的接收进程设置为当前进程
	fcntl(mousefd, F_SETOWN, getpid());
	
	// 注册当前进程的SIGIO信号捕获函数
	signal(SIGIO, func);
	
	// 读键盘
	while (1)
	{
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		//printf("before 键盘 read.\n");
		read(0, buf, 5);
		printf("键盘读出的内容是：[%s].\n", buf);
	}
		
	return 0;
}