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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。
如果是关心blocking IO/ asynchronous IO, 参考 Unix Network Programming View Book
============= 其他楼层包括从技术角度都有了详细解释。这里主要是针对其他网友的疑问做的补充和修改,考虑到需要在编程概念上更严谨一点。
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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,
举个例子:
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:阻塞IO,非阻塞IO,IO复用,信号驱动,异步IO。
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。。。)
显示全部贴出自己博客中的一篇文章
一讲到网络编程的I/O模型,总会涉及到这几个概念。问了很多人,没几个能清晰地讲出他们之间的区别联系,甚至在网络上也有很多不同的观点,也不知是中国文字释义的博大精深,还是本来这几个概念就是绕人不倦。今天我也来给大家讲解一下我对这几个概念的理解。
既然网络上众说纷纭,不如找个权威参考一下,这个权威就是《UNIX网络编程:卷一》第六章——I/O复用。书中向我们提及了5种类UNIX下可用的I/O模型:
阻塞式I/O;
非阻塞式I/O;
I/O复用(select,poll,epoll...);
信号驱动式I/O(SIGIO);
异步I/O(POSIX的aio_系列函数);
阻塞式I/O模型:默认情况下,所有套接字都是阻塞的。怎么理解?先理解这么个流程,一个输入操作通常包括两个不同阶段:
(1)等待数据准备好; (2)从内核向进程复制数据。
对于一个套接字上的输入操作,第一步通常涉及等待数据从网络中到达。当所有等待分组到达时,它被复制到内核中的某个缓冲区。第二步就是把数据从内核缓冲区复制到应用程序缓冲区。 好,下面我们以阻塞套接字的recvfrom的的调用图来说明阻塞
标红的这部分过程就是阻塞,直到阻塞结束recvfrom才能返回。
非阻塞式I/O: 以下这句话很重要:进程把一个套接字设置成非阻塞是在通知内核,当所请求的I/O操作非得把本进程投入睡眠才能完成时,不要把进程投入睡眠,而是返回一个错误。看看非阻塞的套接字的recvfrom操作如何进行
可以看出recvfrom总是立即返回。
I/O多路复用:虽然I/O多路复用的函数也是阻塞的,但是其与以上两种还是有不同的,I/O多路复用是阻塞在select,epoll这样的系统调用之上,而没有阻塞在真正的I/O系统调用如recvfrom之上。如图
信号驱动式I/O:用的很少,就不做讲解了。直接上图
异步I/O:这类函数的工作机制是告知内核启动某个操作,并让内核在整个操作(包括将数据从内核拷贝到用户空间)完成后通知我们。如图:
注意红线标记处说明在调用时就可以立马返回,等函数操作完成会通知我们。
等等,大家一定要问了,同步这个概念你怎么没涉及啊?别急,您先看总结。 其实前四种I/O模型都是同步I/O操作,他们的区别在于第一阶段,而他们的第二阶段是一样的:在数据从内核复制到应用缓冲区期间(用户空间),进程阻塞于recvfrom调用。相反,异步I/O模型在这两个阶段都要处理。
再看POSIX对这两个术语的定义:
同步I/O操作:导致请求进程阻塞,直到I/O操作完成;
异步I/O操作:不导致请求进程阻塞。
好,下面我用我的语言来总结一下阻塞,非阻塞,同步,异步
阻塞,非阻塞:进程/线程要访问的数据是否就绪,进程/线程是否需要等待;
同步,异步:访问数据的方式,同步需要主动读写数据,在读写数据的过程中还是会阻塞;异步只需要I/O操作完成的通知,并不主动读写数据,由操作系统内核完成数据的读写。
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! 目前应用中阻塞和非阻塞是针对同步应用而言。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。 以上是个人调研结果,如有不妥之处还希望大家指出。下面几个链接里面都是关于该话题的博文,个人比较赞同1、2中的观点,对于3中的观点不敢苟同~ 1)[思考] 也谈同步异步I/O 2)深入可伸缩I/O模型:同步和异步方式 3)IO - 同步,异步,阻塞,非阻塞 (亡羊补牢篇)原创作品,转载请注明出处:原创:同步与异步、阻塞与非阻塞
看了一些这两个概念的解释,感觉不分场景的笼统理解是不对的,下面陈述一下我的理解:
这是两对概念,用在不同的语境会有一些不同的含义,不能一概而论。
整体来说,同步就是两种东西通过一种机制实现步调一致,异步是两种东西不必步调一致。
一、同步调用与异步调用:
在用在调用场景中,无非是对调用结果的不同处理。
我理解同步调用就是调用一但返回,就能知道结果,而异步是返回时不一定知道结果,还得通过其他机制来获知结果,如:
a. 状态 b. 通知 c. 回调函数
这里的同步调用不一定会阻塞,例如立即返回失败的结果。
而异步调用立即返回时,你还拿不到结果的。
二、同步线程与异步线程:
同步线程:即两个线程步调要一致,要相互协商。两个线程的运行进度各不相同,怎么才能步调一致呢?我们直观的理解就是,快的等慢的呗!快的阻塞一下等到慢的步调一致即可。
异步线程:步调不用一致,各自按各自的步调运行,不受另一个线程的影响。
同步是指两个线程的运行是相关的,其中一个线程可能要阻塞等待另外一个线程的运行;
异步的意思是两个线程毫无相关,自己运行自己的。
三、同步通信与异步通信:
这里的同步和异步是指:发送方和接收方是否协调步调一致!
同步通信是指:发送方和接收方通过一定机制,实现收发步调协调。如:发送方发出数据后,等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式
异步通信是指:发送方的发送不管接收方的接收状态,如:发送方发出数据后,不等接收方发回响应,接着发送下个数据包的通讯方式。
阻塞和非阻塞就比较容易理解了,没有上面那么多场景,阻塞就是这个事情阻到这儿了,不能继续往下干事了,非阻塞就是这个事情不会阻碍你继续干后面的事情。
阻塞可以是实现同步的一种手段!例如两个东西需要同步,一旦出现不同步情况,我就阻塞快的一方,使双方达到同步。
同步是两个对象之间的关系,而阻塞是一个对象的状态。
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