Boost Asio要点概述（一）

【注】本文不是boost asio的完整应用讲述，而是仅对其中要点的讲解，主要参考了Boost Asio 1.68的官方文档(https://www.boost.org/doc/libs/1_68_0/doc/html/boost_asio/overview.html)，代码的测试环境为ubuntu 18.04，asio的编译及安装不在本文的范围之内。

一、基本工作流程
下图来自boost asio的官网，显示了Asio的基本工作流程。



图1是同步工作方式，你的程序调用I/O接口（通过I/O object,步骤1），其实是调用了io_context的接口（步骤2），io_context调用了操作系统I/O接口(步骤3)，等待，操作系统返回（步骤4），io_context返回（步骤5），I/O object返回给你的程序（步骤6）。如果不用Asio的话，你的程序直接调用操作系统接口，等待，然后操作系统返回（类似只有步骤1调用，步骤6返回，但调用的是操作系统中的东西）。



图2是异步工作方式（两个阶段），第一阶段，你的程序调用I/O接口（通过I/O object,步骤1），同时提供一个完成句柄（函数），其实是调用了io_context的接口（步骤2），io_context告诉操作系统有异步I/O(步骤3)，操作系统开始工作并直接返回。第二阶段，操作系统在核心态完成I/O操作后，将结果拷贝出来，然后通知io_context（步骤4），同时你的程序也可以抽空做点别的事情（不能太多，否则阻塞了完成消息的处理），然后调用io_context.run()，将控制权交回io_context(步骤5，否则你的完成句柄函数得不到调用)。io_context调用完成句柄函数。步骤4和步骤5其实不分先后，同时发生。

无论同步或异步方式，io_context都处于中心地位，它负责与操作系统发生关系，同步时，它封装了操作系统的I/O调用，异步时，它通知操作系统要进行I/O，准备好异步操作的相关参数，同时，它需要维护一个队列（同时进行的异步I/O操作不止一个），保证操作系统的操作完成后，找到对应的完成句柄函数，然后调用它。

二、Proactor模式
Boost.Asio用的是Proactor模式。要理解Poactor，先要理解同步/异步和阻塞/非阻塞概念。网上已有多篇文章论述。其实，各人在IO处理时，对同步/异步，阻塞/非阻塞的理解并不完成一致，下面两个图分别来自UNIX Network Programming和微软的官方网站，它们就有点区别，微软网文的处理比较简洁，似乎同步就意味着阻塞，异步就意味着非阻塞。UNIX书中阻塞/非阻塞是指用户调用系统IO函数时是否立即返回，同步/异步是指系统将IO操作的结果告诉用户的方式。



上图来自UNIX Network Programming



上图来自微软的网文“Synchronous and Asynchronous I/O”

Proactor/Reactor模式也是否相像，二者都靠消息来驱动，都有回调函数，Proactor中，系统为你做了更多，告诉你结果，Reactor中，只是告诉你有事情发生了，可以做点什么了。

需要说明的是，并不是所有场合非阻塞异步方式的性能都最高，其实活还是那么多，系统帮你多做了些而已。如果只有少数几个连接，多线程+同步方式也许更适合。
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标签：Asio,异步,调用,context,步骤,概述,io,Boost,操作系统
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