深入理解同步和异步阻塞和非阻塞并行和串行这几个概念

Posted 2021-12-20 明明如月学长

一、背景

晚上技术群里有朋友问，“同步和阻塞色区别是什么?”

有不少朋友给出去了自己的看法，部分内容如下：

其中有朋友给出了截图，图上给出了比较“生动”的例子。

然而，看完之后似乎懂了，似乎又没懂。

很多人对这几个常见的概念，似乎熟悉而又陌生。

二、理解

2.1 前缘

如果之前有同学看过我的 《我眼中的Java大牛之孤尽老师》 这篇文章，就会发现里面已经提及一二，遗憾的是大多数同学都是遇到问题的时候才想着去问去看。

2.2 视角

对于这个问题，我更倾向于大家以视角的思维去看。

同步和异步是函数调用视角

即同步执行函数调用后，必须等待函数返回才能继续执行；异步则不需要等待返回即可继续执行其他任务。

比如领导安排你去打印一本几百页的电子书，同步的话相当于你自己亲自去打印，打印时一直在打印机器边上等待打印完成，再去干其他事情；异步的话我们点击完打印之后就去干其他事情，如点击打印之后先去刷个剧或者我们请另外一个同学帮我们打印，然后自己去干其他事情。

回到具体业务上来，假设我们需要在系统登录成功之后给用户发短信通知，我们在登录完毕之后，使用线程池起线程或者发送消息队列消息通知下游去执行短信发送，登录方法不必等发送短信程序执行完毕就可以直接返回。

阻塞和非阻塞是线程视角

在我看来，阻塞和非阻塞是描述线程状态。
所谓阻塞是指执行某个调用后当前线程被挂起（如生产消费者模型中，无消费内容时 wait），释放CPU ，直到等得到结果被唤醒（有可消费内容时 通过 notifyAll 唤醒消费线程）；非阻塞是指执行某个调用后，即使不能立刻得到结果，当前线程也不会被挂起。

比如出租车司机，接到乘客之后，前面的牌子就要翻到 [有人]，此时无法继续接客，知道乘客下车结束订单，这就是[阻塞]；出租车司机接到乘客后不将牌子翻到[有人]，即使当前一个乘客没有送到目的地，还可以继续接单，则就是[非阻塞]。

通常[阻塞]会造成线程进入挂起状态（效果如调用了 wait 方法），[同步]调用时线程还是运行状态，正在执行函数调用（效果如调用了 sleep 方法），只不过调用还没有返回。

并行和串行是 CPU 视角

并行任务通常可以拆分成多个步骤，多个CPU 核心一起执行，这类任务之间通常没有依赖关系，完全正交；串行任务每一个步骤同时只能有一个核心执行，通常有上下游依赖关系。

我们可以将多个人比喻为多个CPU核心。比如我们想把大象装冰箱里，就要先打开 冰箱门，然后把大象装进去，然后再关上冰箱门，即使我们有多个人，但是步骤不能同时执行。即不能冰箱门还没打开就直接装大象，也不能大象还没进去就直接关闭冰箱门，这就是[串行]。

我们如果想出版一本书，可以将书拆分成不同的章节，然后每人分一个章节，大家一起写，此时在时间上多人是在一起做任务，而且对进度都有帮助，这就是[并行]。

沿用这个例子，我们想下[并行] 和 [并发] 的区别，并发相当有我们只有一个人，可以一会写第一章，一会写第二章，一会写第三章，然后再写第一章等，虽然可以切换做不同的事情，但是只有一个人。

三、总结

对于这几个概念，希望大家能够抓住本质，而不要被各种例子所迷惑。
同步和异步是函数调用视角，判断依据是调用之后是否需要等待返回。
阻塞和非阻塞是线程视角，即调用之后当前线程是否被挂起。
并行和串行是 CPU 视角，即是否同时有多核一起承担同一项任务。

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本文只是谈谈自己的理解，如果有疏漏，大家可以评论和我交流，也欢迎大家给出更通俗易懂的理解方式。

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