典型的五種IO模型：阻塞IO / 非阻塞IO / 信號驅動IO / 異步IO / 多路轉接IO
IO完成的過程：
- 1、等待IO就緒（滿足IO條件）
- 2、進行數據拷貝
阻塞IO：發起IO調用，若IO條件不具備，則一直等待。
- 優點：流程非常簡單，代碼操作簡單，任務順序操作；
- 缺點：無法充分利用資源，任務處理效率比較低。
非阻塞IO：發起IO調用，若IO條件不具備，則立即報錯返回，可以乾點其他事情，完畢後循環回來重新發起IO請求。
- 優點：相較於阻塞IO，任務處理效率高，利用IO等待時間幹其他的事情；
- 缺點：例程相較於阻塞IO更復雜，需要循環處理。
信號驅動IO：定義IO就緒信號處理方式，收到信號則認爲IO就緒，發起IO調用；在處理方式中進行IO請求，進程可以一直幹其他事情，等收到IO就緒信號的時候，會打斷進程當前操作去處理進行IO；
- 優點：相較於非阻塞IO，更加實時，資源利用更加充分；
- 缺點：流程更加複雜，需要定義信號處理，既有主控流程又有信號處理流程，涉及到信號是否可靠的問題；
異步IO：IO順序不確定，IO過程（等待+數據拷貝），由系統完成，不自己進行；
定義IO完成信號處理方式自定義，發起異步IO調用，告訴系統要完成什麼功能，剩下的IO功能完全由系統完成，完成後通過信號通知進程。
- 優點：對資源的利用最爲充分，以最高效率進行任務處理；
- 缺點：資源消耗比較高，流程最爲複雜；
這四種IO，其實是處理效率的逐步增加，對資源的利用更加充分，流程越來越複雜的進化過程；
概念理解
- 阻塞：爲了完成一個功能，發起調用，若不具備完成的條件，則調用一直等待；
- 非阻塞：爲了完成一個功能，發起調用，若不具備完成功能的條件，則立即報錯返回；
- 阻塞和非阻塞的區別：常用於討論調用函數是否阻塞，表示這個函數無法立即完成功能時是否立即返回；
- 同步：功能完成的流程通常是順序化的，並且功能是進程自身完成的；
- 異步：功能完成的流程通常是不確定的，並且功能不是由進程自身完成的，由系統完成；
- 異步的種類：1、異步阻塞- - -等着別人完成功能； / 2、異步非阻塞- - -不等待別人完成功能；
- 同步與異步的區別：通常用於討論功能的完成方式，表示一個功能是否順序化且由自己來完成的；
- 同步好還是異步好？：同步處理流程簡單，同一時間佔用資源少，但是異步處理效率高，同一時間佔用資源多；
多路轉接IO
主要用於進行大量的IO就緒事件監控，能夠讓我們的進程只針對就緒了指定事件的IO進行IO操作。
就緒事件：IO事件的就緒；
可讀事件：一個描述符當前是否有數據可讀；
可寫事件：一個描述符當前是否可以寫入數據；
異常事件：一個描述符是否發生了某些異常；
只對就緒的描述符進行IO操作有什麼好處呢？- - -避免阻塞，並且提高效率
1、在默認的socket中，例如tcp一個服務端只能與一個客戶端的socket通信一次，因爲我們不知道哪個客戶端新建的socket有數據到來或者監聽socket有新連接，有可能就會對沒有新連接到來的監聽socket進行accept操作而阻塞或者對沒有數據到來的普通socket進行recv阻塞；
2、在tcp服務端中，將所有的socket設置爲非阻塞，若沒有數據到來，則立即報錯返回，進行下一個描述符的操作，這個操作中，有一個不好的地方，就是對沒有就緒事件的描述符進行操作，降低了處理效率；
如何實現多路轉接IO：操作系統提供了三種模型：select模型、poll模型、epoll模型；
select模型
使用流程以及接口介紹和原理理解
- 1、用戶定義想要監控的事件的描述集合（就緒事件有三種，但是並不是每一個描述符都要監控所有事件），例如，定義可讀事件的描述符集合，將哪些描述符添加到這個集合中，就表示要對這個描述符監控可讀事件，因此是想要監控什麼事件就定義什麼集合；
- （1）定義指定事件的集合 / （2）初始化集合 / （3）將需要監控這個事件的描述符添加到這個集合中；
集合：fd_set 結構體，結構體中只有一個成員，就是一個數組- - -作爲位圖進行使用，向集合中添加一個描述符，描述符就是一個數字，添加描述符其實就是這個數字對應的比特位置爲1，表示這個描述符被添加到集合中；
這個數組中有多少個比特位或者說select最多能監控多少描述符，取決於宏 _FD_SETSIZE，默認爲1024；
fd_set rfds；
void FD_ZERO(fd_set *set); - - -清空指定的描述符集合；
void FD_SET(int fd, fd_set *set); - - -將fd描述符添加到set集合中； - 2、發起調用，將集合中數據拷貝到內核中進行監控，監控採用輪詢遍歷判斷方式進行；
int select( int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
nfds：所有集合中最大的那個描述符的數值 + 1，爲了減少內核中遍歷次數；
readfds：可讀事件集合；
writefds：可寫事件集合；
excptfds：異常事件集合- - -對不同集合中的描述符監控不同是事件；
timeout：select默認是一個阻塞操作(struct timeval{tv_sec; tv_usec})，若timeout = NULL表示永久阻塞直到有描述符就緒再返回；若timeout中的數據爲0，則表示非阻塞，沒有就緒則立即返回；若timeout 有數據，若指定事件內沒有描述符就緒則超時返回；
返回值：返回值小於0，表示監控出錯；返回值等於0，表示沒有描述符就緒；返回值大於0，表示就緒是描述符個數；
select會在返回之前，會將所有集合中沒有就緒的描述符都給從集合中移除出去（調用返回後，集合中保存的就是就緒的描述符），返回給程序員一個就緒的描述符集合； - 3、select調用返回後，進程遍歷哪些描述符還在哪些集合中，確定哪個描述符就緒哪個事件，進而進行相應操作。
- 其他操作：
void FD_CLR(int fd, fd_set *set)- - -從set集合中移除fd描述符；
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set) - - -判斷fd描述符是否在set集合中；
封裝select，封裝一個select類，每一個實例化的對象都是一個監控對象，向外提供簡單的接口，可以監控大量的描述符，並且直接能夠在外部獲取到就緒的描述符（不需要在外部進行復雜的select操作）；
class Select{
public:
Select(){}; //初始化操作
bool Add(TcpSocket &sock); //將sock中的描述符添加到保存集合中
bool Del(TcpSocket &sock); //從保存集合中移除這個描述符，不再監控這個描述符
bool Wait(std::vector<TcpSocket> *list, int outtime); //進行監控，並且直接向外提供就緒的TcpSocket
private:
fd_set_rfds; //可讀事件集合---保存要監控可讀事件的描述符，每次監控使用的集合都是這個集合的複製版（selec會修改集合）
int _maxfd;
};
select總結，優缺點分析
優點：
1、select遵循posix標準，可以跨平臺移植；
2、select的超時等待時間設置，可以精細到微秒；
缺點：
1、select所能夠監控的描述符數量有最大上限，取決於宏 _FD_SETSIZE，默認是1024；
2、select進行監控的原理，是內核中進行輪詢遍歷判斷，性能會隨着描述符的增多而下降；
3、select返回時移除集合中未就緒的描述符，每次監控都要重新添加描述符，重新拷貝到內核；
4、select只能返回就緒的描述符集合，無法直接返回就緒的描述符，需要用戶進行遍歷判斷哪個描述符還在集合中才能確定是否就緒；