1. I/O模型介绍
1.1 I/O模型基础
更好的理解I/O模型，需要先回顾：同步、异步、阻塞、非阻塞
- 同步：执行完代码后，原地等待，直至出现结果
- 异步：执行完代码后，不等待，继续执行其他事务（常与回调机制关联）
- 阻塞：cpu在遇到I/O操作，进入阻塞状态，cpu切换到其他任务
- 非阻塞：不会遇到I/O操作，cpu一直处于计算状态
注：同步不等于阻塞
I/O模型总计有五种，其中信号驱动I/O，在实际中并不常用，主要还是学习另外四种I/O模型
- 阻塞I/O模型（blocking IO）
- 非阻塞I/O模型（nonblocking IO）
- 多路复用I/O模型（IO multiplexing）
- 异步I/O模型（asynchronous IO）
web开发中主要碰到的是网络I/O，对于一个network IO 它会涉及到两个系统对象，一个是调用这个IO的process (or thread)，另一个就是系统内核(kernel)。当一个read操作发生时，该操作会经历两个阶段：
#1）等待数据准备 (Waiting for the data to be ready) #2）将数据从内核拷贝到进程中(Copying the data from the kernel to the process)
这些IO模型的区别就是在两个阶段上各有不同的情况。在网络中常用的I/O操作有（accept，recv，send），其中send的感官比较少，主要是只存在本地copy阶段，对于网络传输如何不关注。
1.2 阻塞I/O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：
当用户进程调用了recvfrom这个系统调用，kernel就开始了IO的第一个阶段：准备数据。对于网络 io来说，很多时候数据在一开始还没有到达（比如，还没有收到一个完整的UDP包），这个时候kernel就要等待足够的数据到来。
而在用户进程这边，整个进程会被阻塞。当kernel一直等到数据准备好了，它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存，然后kernel返回结果，用户进程才解除block的状态，重新运行起来。
所以，阻塞IO的特点就是在IO执行的两个阶段（等待数据和拷贝数据两个阶段）都被block了。
几乎所有的程序员第一次接触到的网络编程都是从listen()、send()、recv() 等接口开始的，使用这些接口可以很方便的构建服务器/客户机的模型。然而大部分的socket接口都是阻塞型的。如下图
ps：所谓阻塞型接口是指系统调用（一般是IO接口）不返回调用结果并让当前线程一直阻塞，只有当该系统调用获得结果或者超时出错时才返回。
实际上，除非特别指定，几乎所有的IO接口 ( 包括socket接口 ) 都是阻塞型的。这给网络编程带来了一个很大的问题，如在调用recv(1024)的同时，线程将被阻塞，在此期间，线程将无法执行任何运算或响应任何的网络请求。
一个简单的解决方案：
#在服务器端使用多线程（或多进程）。多线程（或多进程）的目的是让每个连接都拥有独立的线程（或进程），这样任何一个连接的阻塞都不会影响其他的连接。
该方案的问题是：
#开启多进程或都线程的方式，在遇到要同时响应成百上千路的连接请求，则无论多线程还是多进程都会严重占据系统资源，降低系统对外界响应效率，而且线程与进程本身也更容易进入假死状态。
改进方案：
#很多程序员可能会考虑使用“线程池”或“连接池”。“线程池”旨在减少创建和销毁线程的频率，其维持一定合理数量的线程，并让空闲的线程重新承担新的执行任务。“连接池”维持连接的缓存池，尽量重用已有的连接、减少创建和关闭连接的频率。这两种技术都可以很好的降低系统开销，都被广泛应用很多大型系统，如websphere、tomcat和各种数据库等。
改进后方案其实也存在着问题：
#“线程池”和“连接池”技术也只是在一定程度上缓解了频繁调用IO接口带来的资源占用。而且，所谓“池”始终有其上限，当请求大大超过上限时，“池”构成的系统对外界的响应并不比没有池的时候效果好多少。所以使用“池”必须考虑其面临的响应规模，并根据响应规模调整“池”的大小。
例子
from socket import * from threading import Thread def communicate(conn): while True: try: data = conn.recv(1024) if not data: break conn.send(data.upper()) except ConnectionResetError: break conn.close() server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) server.bind(('127.0.0.1',8080)) server.listen(5) while True: print('starting...') conn, addr = server.accept() print(addr) t=Thread(target=communicate,args=(conn,)) t.start() server.close()