聊聊同步异步、阻塞非阻塞

背景

很多人在同步异步、阻塞非阻塞这2组概念上不能讲的很清楚，而且网络上也有几种完全不同的看法，总之这个部分有不少争议。

笔者也在这部分困惑过，花了一些时间去弄透这个问题，以下是个人理解的一些总结。希望能帮到大家。

1. 通用概念

例子：”我”烧水(注意：这里的主语是”我”，也就是我们讨论的who)

1.1. 同步异步

1.1.1. 例子

关注点：是否需要”我主动”去看水烧开没(注意，”我”和”主动”这两个词)

• 同步：“我”要主动看水烧开没
• 异步：不需要”我”主动去看水烧开，水壶响了通知”我”

1.1.2. 概念

抽象概念：事情执行者对事情结果的获取机制（who：事情执行者）

• 同步：事情执行者主动获取事情结果
• 异步：事情执行者被动获取事情结果

1.2. 阻塞非阻塞

1.2.1. 例子

关注点：水烧开前，”我”能不能去做其他事情

• 阻塞： 
  
  1. 水没烧开，我一直等着（全程阻塞）
  2. 我去干其他事情了，但是隔一会儿来看一次水烧开没（来看的时候阻塞）
• 非阻塞： 
  水没烧开，”我”去拖地了,拖完地又看了会儿电视

1.2.2. 概念

抽象概念：事情执行者得到事情结果前能不能去做其他事情（who：事情执行者）

• 阻塞：事情执行者得到结果前不能去做其他事情
• 非阻塞：事情执行者得到结果前可以去做其他事情

1.3. 总结

1. 同步一定是会发生阻塞的，只是阻塞的时间长短问题。 
   
   • 我主动看水烧开（同步），水烧开前我一直等着（阻塞）：全程阻塞
   • 我主动看水烧开（同步），隔一会儿来看水烧开（看的过程是阻塞）：局部阻塞
2. 异步一定是非阻塞的： 
   
   • 不需要我主动去看水烧开（异步），烧水过程中我可以去做任何事情（非阻塞）。

2. 网络编程层面

网络编程层面主要涉及的就是IO，所以，这里主要讲IO。这块儿其实在《UNIX网络编程卷1 第6章 IO复用》中讲的非常清楚了，建议大家看一下，我引用其中的一些关键点。具体的可以找书去看。

2.1. POSIX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。

2.2. IO模型

根据POXIX的定义，下面图中的五种IO模型，其实前四种都是同步IO。 
 

2.3. 总结

注意：这里的who是进程

2.3.1. 同步IO

1. 进程主动查看关心的IO事件是否就绪，就绪时再执行相关操作 
   
   • 注意：进程的阻塞发生在select/epoll/poll等待事件时
2. 进程主动执行读写 
   
   • 注意：进程的阻塞发生在数据未到达（设备未收到数据），或者未就绪（内核空间和用户空间的数据copy未完成）

2.3.2. 异步IO

异步IO是需要底层操作系统内核做支持的，比如linux的AIO， windows的IOCP。

1. 进程不用主动去查看关心的IO事件，只需要把关心的IO事件、数据buffer以及要绑定的回调函数或者signal直接告诉内核，内核发现IO时间就绪时，直接调用回调函数或者发送绑定的signal 
   
   • 注意：IO事件相关的数据，由内核直接将数据copy到用户空间（异步读），或者从用户空间copy至内核空间（异步写）
2. 进程被动执行数据操作 
   
   • 注意：进程收到内核通知后，在1中绑定的数据buffer里就已经有数据了，进程直接对数据进行相关处理即可。