理解同步异步与阻塞非阻塞

时间：2015-02-11 23:23:31 阅读：403 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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本篇文章我准本从三个大方面来解释下同步异步、阻塞非阻塞的知识，第一个方面主要是说下，到底什么是同步异步、阻塞非阻塞；第二个方面主要是解释下在I/O场景下，同步异步阻塞非阻塞又是怎么定义的，第三个方面介绍下在unix下同步异步又有哪些阻塞非阻塞IO。

1、同步异步与阻塞非阻塞

首先从大的方面来说，“阻塞”与"非阻塞"与"同步"与“异步"不能简单的从字面理解，提供一个从分布式系统角度的回答。

1）.同步与异步

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。

典型的异步编程模型比如Node.js

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。

2）. 阻塞与非阻塞

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。

2、在IO情况下的同步异步与阻塞非阻塞

关于同步异步、阻塞非阻塞的概念： 同步就是同步，异步就是异步! 只有同步时才有阻塞和非阻塞的实现，而对于异步虽说可以有异步阻塞和异步非阻塞，实现上却很少。关于这些概念之间的关系的理解，可以通过以下几个例子来说明。

例子1：老板布置了一个调研任务，老板自己需要写一个调研报告。这个调研的一个子任务由同学A完成，老板最终需要将同学A的任务整合到自己的调研报告中。因为老板的调研报告需要用到同学A的调研结果，那么老板的调研报告就必须等到同学A调研完成以后才能完成。那么在整个调研的过程中，最终的调研报告和同学A的调研任务之间就是同步关系，因为两个任务之间有着时序的关系。

例子2：老板又布置了一个调研任务，但是这个调研任务是可行性调研，不需要写报告，只需要知道可不可行即可。这个任务由一个同学B来调研；同学B调研完成之后，直接将结果反馈给老板即可。那么在这个调研过程中，老板做其他的事情去了，而同学B在做调研工作。在此过程中，老板做的事情和同学B做的事情之间就是异步关系，因为老板做的事情和同学B做的事情没有关系，并行完成。

例子3：延续例子1中的事情，假如需要A同学完成的事情很简单，那么老板就可能会选择，站在A旁边等到A调研结束，再进行剩余的工作。那么此时，老板就处于阻塞状态。

例子4：同样是例子1，如果同学A要做的事情很浪费时间，需要几天才能完成，这时老板自然不会傻X的站在旁边等着。这个时候，老板可能就会选择做其他的事情，但是由于报告还是需要完成的，老板也许隔段时间就会的问，好了没有啊，你好了没有啊之类的。等到同学A调研完成以后，继续进行调研报告的撰写工作。这个过程中呢，老板呢就是处于非阻塞状态，因为他在做其他的事情，并没有一直在等待同学A。
总得来说，同步异步针对的是两个事情之间的关系，这种关系与拓扑结构中的先后关系类似类，如果两件事情之间存在拓扑关系，便是同步关系；如果没有时序先后的关联或相互依赖，则是异步关系。而阻塞非阻塞针对的是发起任务的人（线程）的状态问题。在I/O中，同步异步涉及的两件事情是：消息响应和消息处理，I/O模型中这两个事务之间的拓扑关系决定了模型是同步还是异步的。而在消息响应的过程中，发出I/O请求的线程所处的状态决定了模型是阻塞还是非阻塞的。