深入理解“同步-异步-阻塞-非阻塞”

Posted 2022-02-22 修心而结网

why：

　　“同步-异步-阻塞-非阻塞”这四个名词都很熟悉，但是每次又说不清它们之间具体的区别。本次特意深入、全面的理解一下。

 

demo：

　　以老张烧水为例。

　　1、老张用普通的水壶烧水，同时自己在火炉旁等待水开 —— 同步阻塞式；

　　2、老张用普通的水壶烧上水后，去看电视，没看一会就去看一下水开了没有 —— 同步非阻塞；

　　3、老张用响壶烧水，同时自己在火炉旁等待水开 —— 异步阻塞式；

　　4、老张用响壶烧水，然后去看电视，等水壶响后去取热水 —— 异步非阻塞；

 

　　总结：“异步/同步”主要关注的是：两个物之间的信息交换机制。即老张和水壶之间的信息同步机制；

　　　　“阻塞/非阻塞”主要关注的是：一个人/事务处理中的状态。即老张烧水时的状态；

 

what：

　　“同步-异步”描述的是消息通信的机制。异步最典型的特点：需要callback、状态或者通知的方式来告知调用方结果。

　　“阻塞-非阻塞”描述的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。最典型的特点：请求方，请求后，是否会被挂起，即什么事也不做的等待结果（调用方线程是否会被挂起block住）。

 

 

where（场景）：

　　1、同步阻塞：

　　　　

 

　　　　同步：sender发出req后，一直等到receiver有结果了才返回；

　　　　阻塞：sender发出请求后，一直被blocked，不能做任何其他事情；

 

　　2、异步阻塞：

　　　　

 

　　　　异步：sender发出req后，立刻返回，然后等待receiver的callback，最后才读取res；

　　　　阻塞：sender等待callback期间一直处于block状态，不能做任何事情；

 

　　3、同步非阻塞：

　　　　

 

　　　　同步：sender发出req后，立刻获得res，但是不是希望的结果；然后sender不停的主动轮询receiver，直到获得结果。整个过程是同步的；

　　　　非阻塞：sender在获得receiver结果期间，一直都是活跃的，可以做其他事情；

 

　　4、异步非阻塞：

　　　　

 

　　　　异步：sender请求发送出去以后，立刻返回，然后再等待Receiver的callback，最后再次请求获取response，这整个过程是异步；

　　　　非阻塞：Sender等待Receiver的callback期间一直是可以处理其它事情的

 

I/O模型：

　　1、阻塞IO模型：

　　　　

 

　　　　从调用者来看，属于：同步阻塞式

 

　　2、非阻塞式IO模型：

　　　　

 

　　　　从调用者来看，属于：同步非阻塞式

 

　　3、IO多路复用：

　　　　

 

　　　　从调用者来看，属于：同步阻塞式

 

　　4、信号驱动IO：

　　　　

 

　　　　从调用者来看，属于：异步非阻塞

 

　　5、异步IO：告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作完成后通知

　　　　

 

 　　　　从调用者来看，属于：异步非阻塞

 

 

　　IO总结：IO分两阶段，分别是：数据准备阶段和内核空间复制数据到用户空间

　　从而：

　　　　阻塞IO和非阻塞IO的区别在于：两阶段是否会被阻塞；

　　　　同步IO和异步IO的区别就在于：两阶段是否异步；

　　即：阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO复用模型(select/poll/epoll)、信号驱动IO模型都属于同步IO，因为阶段2都是同步阻塞的(尽管时间很短)；异步IO的两阶段全交给操作系统了。