同步异步和阻塞1

Posted 2020-10-11 organic

同步异步和阻塞是个有关联，但有有区别的东西。很多时候会从直觉上认为 ： 同步 = 阻塞， 异步 = 非阻塞。

但实际上他们是完全描述的不同的东西：

同步异步是从request –> Receive Result这个过程的不同来讲的。

而阻塞是指在等待Request结果时，线程是否会挂起。

对于一个IO过程，可能是同步异步中的一种，同时也必然是阻塞或非阻塞。他们正交的结果共有4种：

 

1. 同步阻塞

request –> block –> return result

即同步调用后，当函数返回时就能得到IO的结果。

举个例子：小明去图书馆查文献（request），管理员让小明稍等，然后去系统帮小明查（阻塞，可能几分钟查到了，可能要1天才能查到），管理员查到后告诉小明（return result）。这管理员告诉小明结果之前，小明得一直等在哪里，啥也干不了，哪怕是一天。

所以这种模式最大的问题时浪费小明时间，等待特别无聊。在程序中就是浪费CPU周期。

这是一个人类最直接的过程，如我们用Internet系列函数发起HTTP请求，在调用HttpSendRequest()后，一般需要等一会才会返回结果，网络有问题时可能会等上20多s，程序在取到结果后继续向下执行，当然也有可能再发起一个另一个的HTTP请求。

优点：

- 最符合人类思维

- 实现最简单

- 没有数据同步问题

 

缺点：

- request返回前无法停止

- 会阻塞调用线程，当调用线程是UI线程时，会导致整个UI卡住，用户可能会以为程序挂掉了。

- 无法实现并发，如小明要查2篇文献，只能先让管理员查第一篇，然后等到结果后，再让管理员查第二篇（假设管理员一次只能查一篇文献）。小明也不能同时告诉2个管理员，因为在告诉第一个管理员的时候，必须等待其查询结果完成，小明才能干其他的。

 

2. 同步非阻塞

request –> polling –> return result
这是一个不容易理解的模式，同步还能非阻塞？还真能：

举个例子 ： 如小明去图书馆查文献，管理员让小明稍等，小明觉得等太无聊，就跑出去玩了（非阻塞），玩一会就回来看看管理员有没有查到。

这个过程中小明没有阻塞，在等到结果前还能干其他的事，比如出去打把dota。但同步的老问题还是在，在管理员没查到前，小明还是不能回家，他打一把dota还要回来看看管理员查到没有。

这个模式在解决某些程序在处理一个request时，预处理比较耗CPU，可以在等待IO的时间内，对下一个request进行预处理，这样前一个IO完毕后，就能立即处理下一个request IO。

优点：

- request返回前可以干干别的，充分利用CPU资源

- 可以实现并发了，比如小明要查2篇文献，他可以到找管理员A（线程1）去查第一篇，然后取找管理员B（线程2）查第二篇（当然，如果只有一个管理员，那么并发就没啥意义的），然后玩一会后挨个来问管理员AB有没有查到，当管理员AB都查到后小明就可以回家了。

 

缺点：

- request返回前无法停止，因为轮询也会卡住调用线程

- 实现比较复杂

- 轮询不是个好设计方案，如果轮询不设间隔时间，会导致CPU高，浪费CPU，如果设置时间间隔，会导致request返回的实际比实际完成的时间要长。

 

3. 异步非阻塞

request –> return(no result) ------> notify result

典型的异步模式，发起request后，会立即返回（不阻塞），但此时IO并没有处理完，等IO处理完后，再通过callback的方式通知调用者。

举个例子 ： 如小明去图书馆查文献（request），管理员让小明先回去（return，非阻塞），等查到了就打电话告诉小明（callback）。

异步和同步的区别就在于request返回后是否返回了IO结果。

优点：

- request返回前可以停止，如小明回去后觉得这篇文献不要了，可以和管理员说不查了，或者干脆不鸟管理员了。

- 容易实现并发

缺点：

- 线程同步是个复杂的问题。

 

4. 异步阻塞

异步阻塞没有意义。

 

5. 同步一定是单线程的吗？

不一定，如同步非阻塞中，一个同步请求中可以发起多个线程同时处理多个IO，这样可以提高效率