日常14——阻塞/非阻塞，同步/异步的区别

阻塞与非阻塞，同步与异步的区别

在进行网络编程时,我们常常见到同步(Sync)/异步(Async)，阻塞(Block)/非阻塞(Unblock)四种调用方式。这些方式彼此概念并不好理解。下面是我对这些术语的理解。

同步: 所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。按照这个定义,其实绝大多数函数都是同步调用.

异步: 当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。

阻塞: 阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起（线程进入非可执行状态,在这个状态下,cpu不会给线程分配时间片,即线程暂停运行,把计算资源让给其他活动线程，当I/O操作结束，该线程阻塞状态解除，重新变成活动线程，继续争用CPU）。函数只有在得到结果之后才会返回。有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来,实际上它们是不同的。对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的,只是从逻辑上当前函数没有返回而已。

非阻塞: 非阻塞和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而会立刻返回。

对象的阻塞模式和阻塞函数调用

对象是否处于阻塞模式和函数是不是阻塞调用有很强的相关性,但是并不是一一对应的。阻塞对象上可以有非阻塞的调用方式,我们可以通过一定的API去轮询状态,在适当的时候调用阻塞函数,就可以避免阻塞。而对于非阻塞对象,调用特殊的函数也可以进入阻塞调用。函数select就是这样的一个例子。

1. 同步: 就是我调用一个功能，该功能没有结束前，我死等结果。

2. 异步: 就是我调用一个功能，不需要知道该功能结果，该功能有结果后通知我（回调通知）

3. 阻塞: 就是调用我（函数），我（函数）没有接收完数据或者没有得到结果之前，我不会返回。

4. 非阻塞: 就是调用我（函数），我（函数）立即返回，通过select通知调用者

同步IO和异步IO的区别就在于：数据拷贝的时候进程是否阻塞！

阻塞IO和非阻塞IO的区别就在于：应用程序的调用是否立即返回！

同步（synchronous） IO和异步（asynchronous） IO，阻塞（blocking） IO和非阻塞（non-blocking）IO分别是什么，到底有什么区别？用例子如何做比喻？

#比喻1

有A，B，C，D四个人在钓鱼：

A用的是最老式的鱼竿，所以呢，得一直守着，等到鱼上钩了再拉杆；

B的鱼竿有个功能，能够显示是否有鱼上钩，所以呢，B就和旁边的MM聊天，隔会再看看有没有鱼上钩，有的话就迅速拉杆；

C用的鱼竿和B差不多，但他想了一个好办法，就是同时放好几根鱼竿，然后守在旁边，一旦有显示说鱼上钩了，它就将对应的鱼竿拉起来；

D是个有钱人，干脆雇了一个人帮他钓鱼，一旦那个人把鱼钓上来了，就给D发个短信。

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

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.

总结来说，是否是阻塞还是非阻塞，关注的是接口调用（发出请求）后等待数据返回时的状态。被挂起无法执行其他操作的则是阻塞型的，可以被立即「抽离」去完成其他「任务」的则是非阻塞型的。

是同步还是异步，关注的是任务完成时消息通知的方式。由调用方盲目主动问询的方式是同步调用，由被调用方主动通知调用方任务已完成的方式是异步调用。

#比喻2

#链接：https://www.zhihu.com/question/19732473/answer/23434554

老张爱喝茶，废话不说，煮开水。出场人物：老张，水壶两把（普通水壶，简称水壶；会响的水壶，简称响水壶）。

1 老张把水壶放到火上，立等水开。（同步阻塞）老张觉得自己有点傻

2 老张把水壶放到火上，去客厅看电视，时不时去厨房看看水开没有。（同步非阻塞）老张还是觉得自己有点傻，于是变高端了，买了把会响笛的那种水壶。水开之后，能大声发出嘀~~~~的噪音。

3 老张把响水壶放到火上，立等水开。（异步阻塞）老张觉得这样傻等意义不大4 老张把响水壶放到火上，去客厅看电视，水壶响之前不再去看它了，响了再去拿壶。（异步非阻塞）老张觉得自己聪明了。

所谓同步异步，只是对于水壶而言。

普通水壶，同步；响水壶，异步。虽然都能干活，但响水壶可以在自己完工之后，提示老张水开了。这是普通水壶所不能及的。同步只能让调用者去轮询自己（情况2中），造成老张效率的低下。

所谓阻塞非阻塞，仅仅对于老张而言。

立等的老张，阻塞；看电视的老张，非阻塞。情况1和情况3中老张就是阻塞的，媳妇喊他都不知道。虽然3中响水壶是异步的，可对于立等的老张没有太大的意义。

所以一般异步是配合非阻塞使用的，这样才能发挥异步的效用。

#比喻3

#http://maples7.com/2016/08/24/understand-sync-async-and-blocking-non-blocking/

假设小明需要在网上下载一个软件：

如果小明点击下载按钮之后，就一直干瞪着进度条不做其他任何事情直到软件下载完成，这是同步阻塞；

如果小明点击下载按钮之后，就一直干瞪着进度条不做其他任何事情直到软件下载完成，但是软件下载完成其实是会「叮」的一声通知的（但小明依然那样干等着），这是异步阻塞；（不常见）

如果小明点击下载按钮之后，就去做其他事情了，不过他总需要时不时瞄一眼屏幕看软件是不是下载完成了，这是同步非阻塞；

如果小明点击下载按钮之后，就去做其他事情了，软件下载完之后「叮」的一声通知小明，小明再回来继续处理下载完的软件，这是异步非阻塞。

相信看完以上两个个案例之后，这几个概念已经能够分辨得很清楚了。

总的来说，同步和异步关注的是任务完成消息通知的机制，而阻塞和非阻塞关注的是等待任务完成时请求者的状态。

（A）同步和异步，是针对调用结果是如何返回给调用者来说的，即调用的结果是调用者主动去获取的（比如一直等待recvfrom或者设置超时等待select），则为同步，而调用结果是被调用者在完成之后通知调用者的，则为异步（比如windows的IOCP）。

（B）阻塞和非阻塞，是针对调用者所在线程是否在调用之后主动挂起来说的，即如果在线程中调用者发出调用之后，再被调用这返回之前，该线程主动挂起，则为阻塞，若线程不主动挂起，而继续向下执行，则为非阻塞。

这样，在网络IO中，同步异步，阻塞非阻塞，就可以形成2x2 = 4种情况:

（1）同步阻塞： 调用者发出某调用之后（比如调用了read函数），如果函数不能立即返回，则挂起所在线程，等待结果；

（2）同步非阻塞：调用者发出调用之后（比如read），如果当时有数据可读，则读取并返回，如果没有数据可读，则线程继续向下执行。在实际使用时，read调用会在一个循环中，这样就可以不断的读取数据（尽管可能某次read操作并不能获得任何数据）；

（3）异步阻塞：调用者发出调用之后（如async_recv），线程挂起，被调用的读操作由系统（或者库）来进行，等待有结果之后，系统（或者库）通过某种机制来通知调用者（在调用者获得结果之前，调用者所在线程一直阻塞，这个看起来和同步阻塞很像，但可以这样理解，同步阻塞相当于调用者A调用了一个函数F，F是在调用者A所在的线程中完成的，而异步阻塞相当于调用者A发出对F的调用，然后A所在线程挂起，而实际F是在另一个线程中完成，然后另一个线程通知给A所在的线程，更准确的是将两个线程分别换成用户进程和内核）；

（4）异步非阻塞：调用者发出调用之后（如async_recv），线程继续进行别的操作，被调用的读操作由系统（或者库）来进行，等待有结果之后，系统（或者库）通过某种机制（一般为调用调用者设置的回调函数）来通知调用者

#参考博客

http://www.cnblogs.com/rama/p/4362593.html

http://www.cnblogs.com/peter1994/p/7645338.html

http://www.cnblogs.com/Anker/p/5965654.html

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-async/