一、io_service的作用

io_servie 實現了一個任務隊列，這裏的任務就是void(void)的函數。Io_servie最常用的兩個接口是post和run，post向任務隊列中投遞任務，run是執行隊列中的任務，直到全部執行完畢，並且run可以被N個線程調用。Io_service是完全線程安全的隊列。

二、Io_servie的接口

提供的接口有run、run_one、poll、poll_one、stop、reset、dispatch、post，最常用的是run、post、stop

三、Io_servie 實現代碼的基本類結構：

Io_servie是接口類，為實現跨平臺，采用了策略模式，所有接口均有impl_type實現。根據平臺不同impl_type分為

win_iocp_io_service Win版本的實現，這裏主要分析Linux版本。

task_io_service 非win平臺下的實現，其代碼結構為：

detail/task_io_service_fwd.hpp 簡單聲明task_io_service名稱

detail/task_io_service.hpp 聲明task_io_service的方法和屬性

detail/impl/task_io_service.ipp 具體實現文件

隊列中的任務類型為opertioan，原型其實是typedef task_io_service_operation operation，其實現文件在detail/task_io_service_operation.hpp中，當隊列中的任務被執行時，就是task_io_service_operation:: complete被調用的時候。

四、Dispatch和post的區別

Post一定是PostQueuedCompletionStatus並且在GetQueuedCompletionStatus 之後執行。

Dispatch會首先檢查當前thread是不是io_service.run/runonce/poll/poll_once線程，如果是，則直接運行。

五、Io_servie::run方法的實現

Run方法執行隊列中的所有任務，直到任務執行完畢。

run方法首先構造一個idle_thread_info，和first_idle_thread_類型相同，即通過first_idle_thread_將所有線程串聯起來，它這個串聯不是立即串聯的，當該線程無任務可做是加入到first_idle_thread_的首部，有任務執行時，從first_idle_thread_中斷開。這很正常，因為first_idle_thread_維護的是當前空閑線程。

加鎖，循環執行do_one方法，直到do_one返回false

do_one每次執行一個任務。首先檢查隊列是否為空，若空將此線程追加到first_idle_thread_的首部，然後阻塞在條件變量上，直到被喚醒。

當被喚醒或是首次執行，若stopped_為true（即此時stop方法被調用了），返回0

隊列非空，pop出一個任務，檢查隊列無任務那麽簡單的解鎖，若仍有，調用wake_one_thread_and_unlock嘗試喚醒其他空閑線程執行。然後執行該任務，返回1.

實際上在執行隊列任務時有一個特別的判斷if (o ==&task_operation_)，那麽將會執行task_->run，task_變量類型為reactor，在linux平臺實現為epoll_reactor，實現代碼文件為detail/impl/epoll_reactor.ipp，run方法實際上執行的是epoll_wait，run阻塞在epoll_wait上等待事件到來，並且處理完事件後將需要回調的函數push到io_servie的任務隊列中，雖然epoll_wait是阻塞的，但是它提供了interrupt函數，該interrupt是如何實現的呢，它向epoll_wait添加一個文件描述符，該文件描述符中有8個字節可讀，這個文件描述符是專用於中斷epoll_wait的，他被封裝到select_interrupter中，select_interrupter實際上實現是eventfd_select_interrupter，在構造的時候通過pipe系統調用創建兩個文件描述符，然後預先通過write_fd寫8個字節，這8個字節一直保留。在添加到epoll_wait中采用EPOLLET水平觸發，這樣，只要select_interrupter的讀文件描述符添加到epoll_wait中，立即中斷epoll_wait。

Run方法的原則是：

有任務立即執行任務，盡量使所有的線程一起執行任務

若沒有任務，阻塞在epoll_wait上等待io事件

若有新任務到來，並且沒有空閑線程，那麽先中斷epoll_wait,先執行任務

若隊列中有任務，並且也需要epoll_wait監聽事件，那麽非阻塞調用epoll_wait（timeout字段設置為0），待任務執行完畢在阻塞在epoll_wait上。

幾乎對線程的使用上達到了極致。

從這個函數中可以知道，在使用ASIO時，io_servie應該盡量多，這樣可以使其epoll_wait占用的時間片最多，這樣可以最大限度的響應IO事件，降低響應時延。但是每個io_servie::run占用一個線程，所以io_servie最佳應該和CPU的核數相同。

六、Io_servie::stop的實現

加鎖，調用stop_all_threads

設置stopped_變量為true，遍歷所有的空閑線程，依次喚醒

task_interrupted_設置為true，調用task_的interrupt方法。

七、reset和stop

文檔中reset的解釋是重置io_service以便下一次調用。

當 run,run_one,poll,poll_one是被stop掉導致退出，或者由於完成了所有任務(正常退出)導致退出時，在調用下一次 run,run_one,poll,poll_one之前，必須調用此函數。reset不能在run,run_one,poll,poll_one正在運行時調用。如果是消息處理handler（用戶代碼）拋出異常，則可以在處理之後直接繼續調用 io.run,run_one,poll,poll_one。

八、run,run_one,poll,poll_one的區別

run其實就是一直循環執行do_one，並且是以阻塞方式進行的(參數為true)，而run_one同樣是以阻塞方式進行的，但只執行一次do_one；poll和run幾乎完全相同，只是它是以非阻塞方式執行do_one(參數為false)，poll_one是以非阻塞方式執行一次do_one。

run,run_one,及poll,poll_one的實現代碼，如下：

1. // Run the event loop until stopped or no more work.
2. size_t run(boost::system::error_code& ec)
3. {
4. if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
5. {
6. stop();
7. ec = boost::system::error_code();
8. return 0;
9. }
11. call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);
13. size_t n = 0;
14. while (do_one(true, ec))
15. if (n != (std::numeric_limits<size_t>::max)())
16. ++n;
17. return n;
18. }
20. // Run until stopped or one operation is performed.
21. size_t run_one(boost::system::error_code& ec)
22. {
23. if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
24. {
25. stop();
26. ec = boost::system::error_code();
27. return 0;
28. }
30. call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);
32. return do_one(true, ec);
33. }
35. // Poll for operations without blocking.
36. size_t poll(boost::system::error_code& ec)
37. {
38. if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
39. {
40. stop();
41. ec = boost::system::error_code();
42. return 0;
43. }
45. call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);
47. size_t n = 0;
48. while (do_one(false, ec))
49. if (n != (std::numeric_limits<size_t>::max)())
50. ++n;
51. return n;
52. }
54. // Poll for one operation without blocking.
55. size_t poll_one(boost::system::error_code& ec)
56. {
57. if (::InterlockedExchangeAdd(&outstanding_work_, 0) == 0)
58. {
59. stop();
60. ec = boost::system::error_code();
61. return 0;
62. }
64. call_stack<win_iocp_io_service>::context ctx(this);
66. return do_one(false, ec);
67. }
68. do_one的函數原型
69. size_t do_one(bool block, boost::system::error_code& ec)
70. {
71. …
72. BOOL ok = ::GetQueuedCompletionStatus(iocp_.handle, &bytes_transferred, &completion_key, &overlapped, block ? timeout : 0);
73. …
74. }

Boost庫之asio io_service以及run、run_one、poll、poll_one區別