ASP.NET Core MVC I/O編程模型

• 1. ASP.NET Core MVC I/O編程模型
  • 1.1. I/O編程模型淺析
  • 1.2. 同步阻塞I/O
  • 1.3. 同步非阻塞I/O
  • 1.4. 異步I/O
  • 1.5. 總結

1.1. I/O編程模型淺析

服務器端編程常常須要構造高性能的IO模型，常見的IO模型有四種：

（1）同步阻塞IO（Blocking IO）：即傳統的IO模型。

（2）同步非阻塞IO（Non-blocking IO）：默認建立的socket都是阻塞的，非阻塞IO要求socket被設置爲NONBLOCK。

（3）IO多路複用（IO Multiplexing）：即經典的Reactor設計模式，有時也稱爲異步阻塞IO，Java中的Selector和Linux中的epoll都是這種模型。

（4）異步IO（Asynchronous IO）：即經典的Proactor設計模式，也稱爲異步非阻塞IO。

同步和異步的概念描述的是用戶線程與內核的交互方式：

• 同步是指用戶線程發起IO請求後須要等待或者輪詢內核IO操做完成後才能繼續執行；

• 異步是指用戶線程發起IO請求後仍繼續執行，當內核IO操做完成後會通知用戶線程，或者調用用戶線程註冊的回調函數。

阻塞和非阻塞的概念描述的是用戶線程調用內核IO操做的方式：

• 阻塞是指IO操做須要完全完成後才返回到用戶空間；

• 非阻塞是指IO操做被調用後當即返回給用戶一個狀態值，無需等到IO操做完全完成。

1.2. 同步阻塞I/O

同步阻塞I/O模型是最簡單的I/O模型，用戶進程在進行I/O操做時被阻塞，以下圖所示：

在ASP.NET Core中沒有使用多線程或加入異步關鍵字的模型均爲同步阻塞I/O

public IActionResult Sync()
        {
            var start = DateTime.Now;
            Add();
            return Json("start:"+start+"||| end:" + DateTime.Now);
        }

           void Add()
        {
            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine(DateTime.Now);
        }

1.3. 同步非阻塞I/O

在同步非阻塞整個IO請求的過程當中，雖然用戶線程每次發起IO請求後能夠當即返回，可是爲了等到數據，仍須要不斷地輪詢、重複請求，消耗了大量的CPU的資源。通常不多直接使用這種模型，而是在其餘IO模型中使用非阻塞IO這一特性

在ASP.NET Core 中可使用多線程來實現同步非阻塞，在以下代碼清單中能夠看到，使用多線程調用一個會自動休眠2秒的方法，主線程Sync會先返回值，而不會阻塞。

public IActionResult Sync()
    {
        var thread = new Thread(new ThreadStart(this.Add));
        thread.Start();
        return Json(DateTime.Now);
    }

    void Add()
    {
        Thread.Sleep(2000);
        Console.WriteLine(DateTime.Now);
    }

而子線程因爲被阻塞了2秒，所以時間爲：

若是想在同步非阻塞的狀況下得到返回的數據，就須要輪詢，重複的對線程請求。代碼清單中使用while循環輪詢線程。

public IActionResult Sync()
    {
        short num = 10;
        var thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(this.Add));
        thread.Start(num);
        while (thread.IsAlive) ;
        return Json(DateTime.Now + "result:" + result);
    }

    void Add(object num)
    {
        Thread.Sleep(2000);
        this.result =(short)num ;
        Console.WriteLine(DateTime.Now);
    }

1.4. 異步I/O

真正的異步IO須要操做系統更強的支持。在異步IO模型中，當用戶線程收到通知時，數據已經被內核讀取完畢，並放在了用戶線程指定的緩衝區內，內核在IO完成後通知用戶線程直接使用便可。

public IActionResult Async()
    {
        var start = DateTime.Now;
        short num = 10;
        var result = Add(num).Result;
        return Json("start:"+ start +" end: " +  DateTime.Now + " ||| result: " + result);
    }

    async Task<short> Add(short num)
    {
        await Task.Delay(2000);
        return ++num;
    }

關於異步的更詳細的使用可參看 http://www.cnblogs.com/vipyoumay/p/5663950.html

1.5. 總結

1.同步與異步關注的是消息通訊機制 (synchronous communication/ asynchronous communication)

所謂同步，就是在發出一個 調用 時，在沒有獲得結果以前，該調用就不返回。可是一旦調用返回，就獲得返回值了。換句話說，就是由調用者主動等待這個調用的結果。而異步則是相反，調用在發出以後，這個調用就直接返回了，因此沒有返回結果。換句話說，當一個異步過程調用發出後，調用者不會馬上獲得結果。而是在調用發出後，被調用者經過狀態、通知來通知調用者，或經過回調函數處理這個調用。

你打電話問書店老闆有沒有《分佈式系統》這本書，若是是同步通訊機制，書店老闆會說，你稍等，」我查一下"，而後開始查啊查，等查好了（多是5秒，也多是一天）告訴你結果（返回結果）。而異步通訊機制，書店老闆直接告訴你我查一下啊，查好了打電話給你，而後直接掛電話了（不返回結果）。而後查好了，他會主動打電話給你。在這裏老闆經過「回電」這種方式來回調。

2. 阻塞與非阻塞關注的是程序在等待調用結果（消息，返回值）時的狀態.

阻塞調用是指調用結果返回以前，當前線程會被掛起。調用線程只有在獲得結果以後纔會返回。非阻塞調用指在不能馬上獲得結果以前，該調用不會阻塞當前線程。

你打電話問書店老闆有沒有《分佈式系統》這本書，你若是是阻塞式調用，你會一直把本身「掛起」，直到獲得這本書有沒有的結果，若是是非阻塞式調用，你無論老闆有沒有告訴你，你本身先一邊去玩了， 固然你也要偶爾過幾分鐘check一下老闆有沒有返回結果。在這裏阻塞與非阻塞與是否同步異步無關。跟老闆經過什麼方式回答你結果無關

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【1】http://www.jianshu.com/p/77332a3b07b5

【2】http://kb.cnblogs.com/page/85931

【3】https://www.zhihu.com/question/19732473

做者：帥蟲哥 出處： http://www.cnblogs.com/vipyoumay/p/7487389.html