同步/异步/阻塞/非阻塞/并发/并行

Posted 2021-11-26 rb26dett

1. 概念

1.1 同步和异步

同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)
所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。但是一旦调用返回，就得到返回值了。
换句话说，就是由调用者主动等待这个调用的结果。

而异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后，被调用者通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。

举个通俗的例子：
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，如果是同步通信机制，书店老板会说，你稍等，”我查一下"，然后开始查啊查，等查好了（可能是5秒，也可能是一天）告诉你结果（返回结果）。
而异步通信机制，书店老板直接告诉你我查一下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了（不返回结果）。然后查好了，他会主动打电话给你。在这里老板通过“回电”这种方式来回调。

1.2 阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.

阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

还是上面的例子：
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，你如果是阻塞式调用，你会一直把自己“挂起”，直到得到这本书有没有的结果，如果是非阻塞式调用，你不管老板有没有告诉你，你自己先一边去玩了， 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果。
在这里阻塞与非阻塞与是否同步异步无关。跟老板通过什么方式回答你结果无关。

1.3 并发和并行

并发：当有多个线程在操作时，如果系统只有一个CPU，操作系统只能把CPU运行时间划分成若干个时间段,再将时间段分配给各个线程执行，在一个时间段的快速的切换不同的线程代码运行。（几件事可以换着做，但在某一时刻只能做一件事）

并行：当系统有多个CPU时，可以存在当一个CPU执行一个线程时，另一个CPU可以执行另一个线程，两个线程互不抢占CPU资源，可以同时进行。（可以同时做多件事）

举个例子：

小A吃饭吃到一半，电话来了，小A一直到吃完了以后才去接。既不支持并发也不支持并行

小A吃饭吃到一半，电话来了，小A停了下来接了电话，接完后继续吃饭。支持并发

小A吃饭吃到一半，电话来了，小A一边打电话一边吃饭。支持并行

2. 深入理解

2.1 同步阻塞

你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，如果是同步阻塞，书店老板会说，你稍等，”我查一下"，然后开始查啊查，等查好了（可能是5秒，也可能是一天）告诉你结果（返回结果）。而你在这期间只能眼巴巴举着电话等待结果，啥也干不了，直到电话那头返回结果。

同步：老板这种通知结果的方式（让你不要挂电话等待，相当于调用不返回）就是同步方式

阻塞：在等待结果期间你啥都干不了（相当于调用结果返回之前，当前线程会被挂起），就是阻塞

2.2 同步非阻塞

还是上面的例子，但是在等待结果的过程中你把手机开到免提放电脑旁边，然后启动了LOL，快乐的等待。

同步：老板这种通知结果的方式依然是同步方式

非阻塞：在等待结果期间你可以打LOL（相当于在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程），即非阻塞

2.3 异步阻塞

如果书店老板直接告诉你我查一下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了（不返回结果）。你在家里干等着（阻塞），然后查好了，他会主动打电话给你。

异步：老板说完直接挂电话了（相当于调用在发出之后，这个调用就直接返回了，没有返回结果），直到查到信息后再打电话通知你（通过回电回调）

阻塞：你在这期间干等着（进程的状态即为阻塞）

2.4 异步非阻塞

书店老板通知方式不变（异步），但是这期间你不用干等着，而是可以做别的事情（非阻塞）

3. 总结

总的来说，同步异步针对的是调用者和被调用者的消息通信机制，阻塞非阻塞是描述调用者调用期间的状态，并发并行是CPU的性质（支持并发或并行）