如何来理解阻塞、非阻塞与同步、异步这几种概念呢?

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这个问题特别有意思,也非常容易概念混淆!

那么我这边分两步来讲清楚,首先第一步先把阻塞、非阻塞 和同步、异步两组概念区分出来;

同步与异步


同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)

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。

异步
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。

举例

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。

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。

那么接下来我们来看下在unix中的定义

unix网络编程中的IO模型


详细的请看我的这篇文章:
Linux下的五种I/O模型
在这里我简单说明下:

主要分为5类:

阻塞IO

阻塞IO就是那种recv, read,一直等,等到有了数据才返回;

非阻塞IO

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

IO复用

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

信号驱动

对同一个描述符的IO操作也是有序的。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。

异步IO

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)。

同步IO与异步IO


同步IO操作

导致请求进程阻塞,直到I/O操作完成;

异步IO操作

不导致请求进程阻塞。

所以上面的阻塞式IO(默认),非阻塞式IO(nonblock),IO复用(select/poll/epoll)都属于同步IO,因为它们在数据由内核空间复制回进程缓冲区时都是阻塞的(不能干别的事)。只有异步IO模型(AIO)是符合异步IO操作的含义的.

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