windows编程笔记

在复习socket通信时遇到了I/O复用技术这个问题，由这个问题引申出了select模型，I/O通信模型的问题，在Windows下对其进行了实现。但是很多概念性的东西不是很明白，于是查看了《Windows核心编程》这本书，不得不说这本书对Windows的很多东西讲的很透彻，因为时间的原因，只专门看了其中的几章，下面是一些笔记，不得不说操作系统的很多东西都需要记忆，不然今天看懂的东西明天就忘记了。千万不要觉得记忆是可耻的！！！同时也发现碰到问题了再看这本书时会好理解很多，下次再看这本书时一定要写一些demo。下面是看这本书之前写的一些demo。
socket通信之一：TCP/IP模型与socket
socket通信之二：实现一个基本的客户/服务器模型
socke通信之三：阻塞版本的客户/服务器模型
socket通信之四：多线程版本的客户/服务器模型
socket通信之五：select多路复用的客户/服务器模型
socket通信之六：Overlapped I/O 事件通知模型实现的客户/服务器模型
socket通信之七：Overlapped I/O 完成例程模型实现的客户/服务器模型
socket通信之八：完成端口模型实现的客户/服务器模型
socket通信之九：使用完成端口实现的一个聊天室

系统会创建和处理几种类型的内核对象，比如说访问令牌对象，事件对象，文件对象，文件映射对象，I/O完成端口对象，作业对象，邮件槽对象，互斥量对象，管道对象，进程对象，信号量对象，线程对象，可等待的计时器对象，线程池工厂对象。

每个内核对象都只是一个内存块，它由操作系统内核分配，并只能由操作系统内核访问。这个内存块是一个数据结构，其成员维护着与对象相关的信息。

调用一个会创建内核对象的函数后，函数会返回一个句柄（handle），它标示了所创建的对象。

句柄值是与进程相关的（为了增强系统的可靠性）。

内核对象的所有者是操作系统内核，而非进程，通过引用计数来实现。

进程内核对象句柄表：
一个进程在初始化时，系统将为它分配一个句柄表（handle table）。这个句柄表仅供内核对象使用，不适用于用户对象或GDI对象。

进程的内核对象句柄表结构：

索引 指向内核对象内存块的指针 访问掩码 标志 1 0x??? 0x??? 0x?? 2 0x??? 0x??? 0x?? 3 0x??? 0x??? 0x?? 4 0x??? 0x??? 0x??

进程终止时，系统自动扫描该进程的句柄表，如果这个表中有任何有效的记录项，操作系统会为我们关闭这些对象句柄。只要这些对象中有一个的使用计数为0，内核就会销毁该对象。

跨进程边界共享内核对象：
1. 使用对象句柄继承
2. 为对象命名
3. 复制对象句柄

内核对象的内容被保存在内核地址空间—-系统上运行的所有进程都共享这个空间。

虚拟地址空间的分区：
- 空指针赋值分区 0x00000000~0x0000FFFF
- 用户模式分区 0x00010000~0x7FFEFFFF
- 64kb禁入分区
- 内核模式分区

用户模式分区：
这一分区是进程地址空间的驻地，所有exe和动态链接库都载入到这一分区中。

内核模式分区：
系统需要这一空间来存放内核代码，设备驱动代码，设备输入/输出高速缓存，非分页缓冲池分配表，进程页面表。
这一分区是操作系统代码的驻地，与线程调度，内存管理，文件系统支持，网络支持以及设备驱动相关的代码都载入到该分区，驻留在这一分区内的任何东西为所有进程共有，虽然这一分区就在每个进程中用户模式分区的上方，但该分区中所有代码和数据都被完全保护起来。

当今操作系统能让磁盘空间看起来像内存一样，磁盘上的文件一般被称为页交换文件，其中包含虚拟内存。

事件的触发表示一个操作已经完成，有两种不同类型的事件对象，手动重置事件和自动重置事件，当一个手动重置事件被触发时，正在等待该事件的所有线程都将变成可调度状态，而当一个自动重置事件被触发的时候，只有一个正在等待该事件的线程会变成可调度状态。

• CreateEvent
• SetEvent
• ResetEvent

MS为自动重置事件定义了一个等待成功所引起的副作用：当线程成功等到自动重置事件对象的时候，对象会自动重置为未触发状态，这也正是自动重置对象名字的由来。

• WaitForSingleObject
• WaitForMultipleObject
• WAIT_TIMEOUT
• WAIT_OBJECT_0
• WAIT_FAILED

当线程正在等待的对象处于未触发状态的时候，它们是不可调度的，一旦对象被触发，线程就会变成可调度状态。

异步设备I/O（asynchronous device I/O）允许线程开始读取操作或写入操作，但不必等待读取操作或写入操作完成。

设备对象是可同步的内核对象，这意味着我们可以调用WaitForSingleObject，并传入文件句柄，套接字，通信端口等等。当系统执行异步I/O的时候，设备对象处于未触发的状态，一旦操作完成，系统会将对象变成触发状态。这样线程就已知操作已经完成了。

当用户在用鼠标和键盘进行输入的时候，窗口消息 会被添加到相应的消息队列中去，这个消息隶属于创建窗口的线程。如果线程由于正在等待CreateFile返回而被阻塞，那么窗口消息将无法得到处理，该线程创建的所有窗口都会停滞在哪里。应用程序停止响应的最常见原因，就是因为要等待同步I/O操作完成而被阻塞住。

用来接收I/O完成通知的方法：
1. 触发设备内核对象：当向一个设备同时发出多个I/O请求的时候，这个方法没什么用，它允许一个线程发出I/O请求，另一个线程对结构进行处理。
2. 触发事件内核对象:这种方法允许我们向一个设备同时发出多个I/O请求，它允许一个线程发出I/O请求，另一个线程对结果进行处理。
3. 使用可提醒I/O：这种方法允许我们向一个设备同时发出多个I/O请求，发出I/O请求的线程必须对结果进行处理。
4. 使用I/O完成端口：这种方法允许我们向一个设备同时发出多个I/O请求，它允许一个线程发出I/O请求，另一个线程对结果进行处理，这项技术具有高度的伸缩性和最佳的灵活性。

关于I/O操作的例子可以参考下面一些文章：
socket通信之八：完成端口模型实现的客户/服务器模型
socket通信之七：Overlapped I/O 完成例程模型实现的客户/服务器模型
socket通信之六：Overlapped I/O 事件通知模型实现的客户/服务器模型

当系统创建一个线程的时候，会同时创建一个与线程相关联的队列。这个队列被称为异步过程调用(APC)队列。当发出一个I/O请求的时候，我们可以告诉设备驱动程序在调用线程的APC队列中添加一项。

当设备驱动程序完成I/O请求的时候，会在发出I/O请求的线程的APC队列中添加一项，该项包含完成函数的地址，以及在发出I/O请求时所使用的OverLapped结构的地址。
SleepEx:可提醒的状态。

可提醒I/O的优劣：
1. 回调函数。
2. 线程问题：发出I/O请求的线程必须同时完成对通知进行处理。

I/O完成端口关联的数据结构：
- 设备列表
- I/O完成队列（先进先出）
- 等待线程队列（后进先出）
- 已释放线程队列
- 已暂停线程队列