目錄
一 基本概念
二 OVERLAPPED數據結構
三 完成端口的內部機制
創建完成端口
完成端口線程的工作原理
線程間數據傳遞
線程的安全退出
一 基本概念
???????設備---windows操作系統上允許通信的任何東西，比如文件、目錄、串行口、并行口、郵件槽、命名管道、無名管道、套接字、控制臺、邏輯磁盤、物理磁盤等。絕大多數與設備打交道的函數都是CreateFile/ReadFile/WriteFile等。所以我們不能看到**File函數就只想到文件設備。
???????與設備通信有兩種方式，同步方式和異步方式。同步方式下，當調用ReadFile函數時，函數會等待系統執行完所要求的工作，然后才返回；異步方式下，ReadFile這類函數會直接返回，系統自己去完成對設備的操作，然后以某種方式通知完成操作。
???????重疊I/O----顧名思義，當你調用了某個函數（比如ReadFile）就立刻返回做自己的其他動作的時候，同時系統也在對I/0設備進行你要求的操作，在這段時間內你的程序和系統的內部動作是重疊的，因此有更好的性能。所以，重疊I/O是用于異步方式下使用I/O設備的。
重疊I/O需要使用的一個非常重要的數據結構OVERLAPPED。
???????完成端口---是一種WINDOWS內核對象。完成端口用于異步方式的重疊I/0情況下，當然重疊I/O不一定非使用完成端口不可，還有設備內核對象、事件對象、告警I/0等。但是完成端口內部提供了線程池的管理，可以避免反復創建線程的開銷，同時可以根據CPU的個數靈活的決定線程個數，而且可以讓減少線程調度的次數從而提高性能。
二 OVERLAPPED數據結構
typedef struct _OVERLAPPED {
????ULONG_PTR Internal;//被系統內部賦值，用來表示系統狀態
????ULONG_PTR InternalHigh;// 被系統內部賦值，傳輸的字節數
????union {
????????struct {
????????????DWORD Offset;//和OffsetHigh合成一個64位的整數，用來表示從文件頭部的多少字節開始
????????????DWORD OffsetHigh;//操作，如果不是對文件I/O來操作，則必須設定為0
????????};
????????PVOID Pointer;
????};
????HANDLE??hEvent;//如果不使用，就務必設為0,否則請賦一個有效的Event句柄
} OVERLAPPED, *LPOVERLAPPED;
下面是異步方式使用ReadFile的一個例子
OVERLAPPED Overlapped;
Overlapped.Offset=345;
Overlapped.OffsetHigh=0;
Overlapped.hEvent=0;
//假定其他參數都已經被初始化
ReadFile(hFile,buffer,sizeof(buffer),&dwNumBytesRead,&Overlapped);
這樣就完成了異步方式讀文件的操作，然后ReadFile函數返回，由操作系統做自己的事情吧
?????
下面介紹幾個與OVERLAPPED結構相關的函數
等待重疊I/0操作完成的函數
BOOL GetOverlappedResult (
HANDLE hFile,
LPOVERLAPPED lpOverlapped,//接受返回的重疊I/0結構
LPDWORD lpcbTransfer,//成功傳輸了多少字節數
BOOL fWait //TRUE只有當操作完成才返回，FALSE直接返回，如果操作沒有完成，通過調//用GetLastError ( )函數會返回ERROR_IO_INCOMPLETE
);
宏HasOverlappedIoCompleted可以幫助我們測試重疊I/0操作是否完成，該宏對OVERLAPPED結構的Internal成員進行了測試，查看是否等于STATUS_PENDING值。
三 完成端口的內部機制
創建完成端口
???????完成端口是一個內核對象，使用時他總是要和至少一個有效的設備句柄進行關聯，完成端口是一個復雜的內核對象，創建它的函數是：
HANDLE CreateIoCompletionPort(
????IN HANDLE FileHandle,
????IN HANDLE ExistingCompletionPort,
????IN ULONG_PTR CompletionKey,
????IN DWORD NumberOfConcurrentThreads
????);
通常創建工作分兩步：
第一步，創建一個新的完成端口內核對象，可以使用下面的函數：
???????HANDLE CreateNewCompletionPort(DWORD dwNumberOfThreads)
{
??????????return CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,NULL,NULL,dwNumberOfThreads);
};
???????
第二步，將剛創建的完成端口和一個有效的設備句柄關聯起來，可以使用下面的函數：
???????bool AssicoateDeviceWithCompletionPort(HANDLE hCompPort,HANDLE hDevice,DWORD dwCompKey)
{
??????????HANDLE h=CreateIoCompletionPort(hDevice,hCompPort,dwCompKey,0);
??????????return h==hCompPort;
};
說明
1）??CreateIoCompletionPort函數也可以一次性的既創建完成端口對象，又關聯到一個有效的設備句柄
2）??CompletionKey是一個可以自己定義的參數，我們可以把一個結構的地址賦給它，然后在合適的時候取出來使用，最好要保證結構里面的內存不是分配在棧上，除非你有十分的把握內存會保留到你要使用的那一刻。
3）??NumberOfConcurrentThreads通常用來指定要允許同時運行的的線程的最大個數。通常我們指定為0，這樣系統會根據CPU的個數來自動確定。
創建和關聯的動作完成后，系統會將完成端口關聯的設備句柄、完成鍵作為一條紀錄加入到這個完成端口的設備列表中。如果你有多個完成端口，就會有多個對應的設備列表。如果設備句柄被關閉，則表中自動刪除該紀錄。
完成端口線程的工作原理
???????完成端口可以幫助我們管理線程池，但是線程池中的線程需要我們使用_beginthreadex來創建，憑什么通知完成端口管理我們的新線程呢？答案在函數GetQueuedCompletionStatus。該函數原型：
BOOL GetQueuedCompletionStatus(
????IN??HANDLE CompletionPort,
????OUT LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,
????OUT PULONG_PTR lpCompletionKey,
????OUT LPOVERLAPPED *lpOverlapped,
????IN??DWORD dwMilliseconds
);
這個函數試圖從指定的完成端口的I/0完成隊列中抽取紀錄。只有當重疊I/O動作完成的時候，完成隊列中才有紀錄。凡是調用這個函數的線程將被放入到完成端口的等待線程隊列中，因此完成端口就可以在自己的線程池中幫助我們維護這個線程。
完成端口的I/0完成隊列中存放了當重疊I/0完成的結果---- 一條紀錄，該紀錄擁有四個字段，前三項就對應GetQueuedCompletionStatus函數的2、3、4參數，最后一個字段是錯誤信息dwError。我們也可以通過調用PostQueudCompletionStatus模擬完成了一個重疊I/0操作。
當I/0完成隊列中出現了紀錄，完成端口將會檢查等待線程隊列，該隊列中的線程都是通過調用GetQueuedCompletionStatus函數使自己加入隊列的。等待線程隊列很簡單，只是保存了這些線程的ID。完成端口會按照后進先出的原則將一個線程隊列的ID放入到釋放線程列表中，同時該線程將從等待GetQueuedCompletionStatus函數返回的睡眠狀態中變為可調度狀態等待CPU的調度。
基本上情況就是如此，所以我們的線程要想成為完成端口管理的線程，就必須要調用
GetQueuedCompletionStatus函數。出于性能的優化，實際上完成端口還維護了一個暫停線程列表，具體細節可以參考《Windows高級編程指南》，我們現在知道的知識，已經足夠了。
????
線程間數據傳遞
???????線程間傳遞數據最常用的辦法是在_beginthreadex函數中將參數傳遞給線程函數，或者使用全局變量。但是完成端口還有自己的傳遞數據的方法，答案就在于CompletionKey和OVERLAPPED參數。
CompletionKey被保存在完成端口的設備表中，是和設備句柄一一對應的，我們可以將與設備句柄相關的數據保存到CompletionKey中，或者將CompletionKey表示為結構指針，這樣就可以傳遞更加豐富的內容。這些內容只能在一開始關聯完成端口和設備句柄的時候做，因此不能在以后動態改變。
OVERLAPPED參數是在每次調用ReadFile這樣的支持重疊I/0的函數時傳遞給完成端口的。我們可以看到，如果我們不是對文件設備做操作，該結構的成員變量就對我們幾乎毫無作用。我們需要附加信息，可以創建自己的結構，然后將OVERLAPPED結構變量作為我們結構變量的第一個成員，然后傳遞第一個成員變量的地址給ReadFile函數。因為類型匹配，當然可以通過編譯。當GetQueuedCompletionStatus函數返回時，我們可以獲取到第一個成員變量的地址，然后一個簡單的強制轉換，我們就可以把它當作完整的自定義結構的指針使用，這樣就可以傳遞很多附加的數據了。太好了！只有一點要注意，如果跨線程傳遞，請注意將數據分配到堆上，并且接收端應該將數據用完后釋放。我們通常需要將ReadFile這樣的異步函數的所需要的緩沖區放到我們自定義的結構中，這樣當GetQueuedCompletionStatus被返回時，我們的自定義結構的緩沖區變量中就存放了I/0操作的數據。
CompletionKey和OVERLAPPED參數，都可以通過GetQueuedCompletionStatus函數獲得。
線程的安全退出
???????很多線程為了不止一次的執行異步數據處理，需要使用如下語句
while (true)
{
???????.。。。。。。
???????GetQueuedCompletionStatus(...);
??????????????。。。。。。
}
那么如何退出呢，答案就在于上面曾提到的PostQueudCompletionStatus函數，我們可以用它發送一個自定義的包含了OVERLAPPED成員變量的結構地址，里面包含一個狀態變量，當狀態變量為退出標志時，線程就執行清除動作然后退出。