[转] 比较清楚的阻塞与非阻塞和同步与异步

Posted 2020-07-26 XY

作者：Shihui wang
链接：http://www.zhihu.com/question/19732473/answer/14413599
来源：知乎

阻塞非阻塞表示下面 买书过程中  可能出现的状态，是从 我 这个单进程角度来看待这个买书这个问题。

同步异步表示一种协作方式，是从全局更高的角度 “进程之间 合作的方式” 来看待买书这个业务。两个进程之间如果商量采用异步方式处理买书这一业务，就不存在阻塞这种状态。

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A.概念阻塞非阻塞： 请求不能立即得到应答，需要等待，那就是阻塞；否则可以理解为非阻塞。同步异步： 某业务需要甲乙甚至多方合作的时候

1. 总是按照“甲方请求一次，乙方应答一次”这样的有序序列处理业务，只有当“一次请求一次应答”的过程结束才可以发生下一次的“一次请求一次应答”，那么就说他们采用的是同步。（同步IO中，对同一个描述符的操作必须是有序的）
2. 如果甲方只要有需要，就会发送请求，不管上次请求有没有得到乙方应答。而乙方只要甲方有请求就会接受，不是等这次请求处理完毕再接受甲方新请求。这样请求应答分开的序列，就可以认为是异步。异步情况下，请求和应答不需要一致进行，可能甲方后请求的业务，却先得到乙方的应答。同步是线性的，而异步可以认为是并发的。（异步IO中，异步IO可以允许多方同时对同一个描述符发送IO请求，或者一次发多个请求，当然有机制保证如何区分这些请求，）

• 举个例子：

1. 我去买一本书，立即买到了，或者没有就走了，这就是非阻塞；（编程中设置IO成非阻塞，返回后再去检查描述符，或者等待通知，然后再去读取。相当于老板告诉我可以先忙点别的，过一会再来问问，或者老板通知我。但期间这个窗口(文件描述符)别人是用不了的）("立即买到了"在IO中也需要等待，不能算非阻塞IO)
2. 如果恰好书店没有，我就等一直等到书店有了这本书买到了才走，这就是阻塞；而排在我后面的人呢只有我买到了书后才能再买书了。
3. 如果书店恰好没有，我就告诉书店老板，书来了告诉我一声让我来取或者直接送到我家，然后我就走了，去做别的事了，这就是异步。这时候如果很多人来买书，都是老板登记一下完事。 (从IO角度来说，“告诉我来取”，这个近似于信号驱动IO，不能算异步IO。必须书送到我家才算是异步，如果不送到我家，我想看这本书之前，终究还是需要我跑一趟)
4. 前面两种情况，非阻塞和阻塞都可以称为同步。反映在编程方面就是 用户进程 调用 系统调用。(用户进程对应我，内核 对应 书店老板，书对应数据资源data ， 买书就是一个系统调用了，其中内核拷贝数据到进程这个过程近似于老板送书到我手中）。

B. 在同步异步IO概念中，同步异步的不同在于，针对同一个描述符上的IO操作，从IO操作发起 到 得到 IO结果 这个过程而言，总是按照“发起请求，得到结果”这个有序序列进行的，这样便有了最小的等待这种情况：读取时，确知IO有数据，但需要等待内核拷贝数据到进程空间。这个最小情况的等待，同步IO都有。

unix网络编程中将IO模型分为5类：

1. 阻塞IO，非阻塞IO，IO复用，信号驱动，异步IO。阻塞IO就是那种recv, read，一直等，等到有了数据才返回；
2. 非阻塞IO就是立即返回，设置描述符为非阻塞，但是要进程自己一直检查是否可读；
3. IO复用其实也是阻塞的，不过可以用来等很多描述符，比起阻塞有了进步，可以算有点异步了，但需要阻塞着检查是否可读。对同一个描述符的IO操作也是有序的。
4. 信号驱动采用信号机制等待，有了更多的进步，不用监视描述符了，而且不用阻塞着等待数据到来，被动等待信号通知，由信号处理程序处理。但对同一个描述符的IO操作还是有序的。
5. 异步IO，发送IO请求后，不用等了，也不再需要发送IO请求获取结果了。等到通知后，其实是系统帮你把数据读取好了的，你等到的通知也不再是要求你去读写IO了，而是告诉你IO请求过程已经结束了。你要做的就是可以处理数据了。且同一个描述符上可能同时存在很多请求。(对应上面那个买书例子中，就是送书到我家，我直接看书就行了，不需要再去跑一趟了)。

 

其中IO复用和信号驱动，在处理业务逻辑上可以说有异步，但在IO操作层面上来说还是同步的。

posix.1严格定义的异步IO是要求没有任何一点阻塞，而上述的前面四个（阻塞IO，非阻塞IO，IO复用，信号驱动）都不同程度阻塞了，而且都有一个共同的阻塞： 内核拷贝数据到进程空间的这段时间需要等待。 (所以上面的举例中： 必须要书送到我家，否则都不算异步，纠结。。。)

 

老张爱喝茶，废话不说，煮开水。出场人物：老张，水壶两把（普通水壶，简称水壶；会响的水壶，简称响水壶）。

1 老张把水壶放到火上，立等水开。（同步阻塞）老张觉得自己有点傻

2 老张把水壶放到火上，去客厅看电视，时不时去厨房看看水开没有。（同步非阻塞）老张还是觉得自己有点傻，于是变高端了，买了把会响笛的那种水壶。水开之后，能大声发出嘀~~~~的噪音。

3 老张把响水壶放到火上，立等水开。（异步阻塞）老张觉得这样傻等意义不大

4 老张把响水壶放到火上，去客厅看电视，水壶响之前不再去看它了，响了再去拿壶。（异步非阻塞）老张觉得自己聪明了。

所谓同步异步，只是对于水壶而言。

普通水壶，同步；响水壶，异步。虽然都能干活，但响水壶可以在自己完工之后，提示老张水开了。这是普通水壶所不能及的。

同步只能让调用者去轮询自己（情况2中），造成老张效率的低下。

所谓阻塞非阻塞，仅仅对于老张而言。

立等的老张，阻塞；看电视的老张，非阻塞。

情况1和情况3中老张就是阻塞的，媳妇喊他都不知道。虽然3中响水壶是异步的，可对于立等的老张没有太大的意义。所以一般异步是配合非阻塞使用的，这样才能发挥异步的效用。——来源网络，作者不明。

作者：愚抄
链接：http://www.zhihu.com/question/19732473/answer/23434554
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