同步与异步，阻塞与非阻塞的区别

同步与异步，阻塞与非阻塞的区别

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一、概念剖析

相信不少从事linux后台开发工做的都接触过同步&异步、阻塞&非阻塞这样的概念，也相信都曾经产生过误解，好比认为同步就是阻塞、异步就是非阻塞，下面咱们先剖析下这几个概念分别是什么含义。

同步： 所谓同步，就是在发出一个功能调用时，在没有获得结果以前，该调用就不返回。也就是必须一件一件事作,等前一件作完了才能作下一件事。

例如普通B/S模式（同步）：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事

异步： 异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能马上获得结果。实际处理这个调用的部件在完成后，经过状态、通知和回调来通知调用者。

例如 ajax请求（异步）: 请求经过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然能够做其余事情）->处理完毕

阻塞： 阻塞调用是指调用结果返回以前，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）。函数只有在获得结果以后才会返回。

有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上他是不一样的。对于同步调用来讲，不少时候当前线程仍是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回,它还会抢占cpu去执行其余逻辑，也会主动检测io是否准备好。

非阻塞 非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能马上获得结果以前，该函数不会阻塞当前线程，而会马上返回。

再简单点理解就是：

\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，不须要知道该功能结果，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获得结果以前，我不会返回。 \4. 非阻塞，就是调用我（函数），我（函数）当即返回，经过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当即返回

综上可知，同步和异步,阻塞和非阻塞,有些混用,其实它们彻底不是一回事,并且它们修饰的对象也不相同。

二、五种IO模型

在了解了同步与异步、阻塞与非阻塞概念后，咱们来说讲linux的五种IO模型：

1)阻塞I/O（blocking I/O） 2)非阻塞I/O （nonblocking I/O） 3) I/O复用(select 和poll) （I/O multiplexing） 4)信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)） 5)异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）

其中前4种都是同步，最后一种才是异步。

2.一、阻塞I/O

应用程序调用一个IO函数，致使应用程序阻塞，等待数据准备好。 若是数据没有准备好，一直等待….数据准备好了，从内核拷贝到用户空间,IO函数返回成功指示。

阻塞I/O模型图：在调用recv()/recvfrom（）函数时，发生在内核中等待数据和复制数据的过程。

当调用recv()函数时，系统首先查是否有准备好的数据。若是数据没有准备好，那么系统就处于等待状态。当数据准备好后，将数据从系统缓冲区复制到用户空间，而后该函数返回。在套接应用程序中，当调用recv()函数时，未必用户空间就已经存在数据，那么此时recv()函数就会处于等待状态。

2.二、非阻塞I/O

非阻塞IO经过进程反复调用IO函数（屡次系统调用，并立刻返回）；在数据拷贝的过程当中，进程是阻塞的

咱们把一个SOCKET接口设置为非阻塞就是告诉内核，当所请求的I/O操做没法完成时，不要将进程睡眠，而是返回一个错误。这样咱们的I/O操做函数将不断的测试数据是否已经准备好，若是没有准备好，继续测试，直到数据准备好为止。在这个不断测试的过程当中，会大量的占用CPU的时间。

2.三、IO复用

主要是select和epoll；对一个IO端口，两次调用，两次返回，比阻塞IO并无什么优越性；关键是能实现同时对多个IO端口进行监听； I/O复用模型会用到select、poll、epoll函数，这几个函数也会使进程阻塞，可是和阻塞I/O所不一样的的，这两个函数能够同时阻塞多个I/O操做。并且能够同时对多个读操做，多个写操做的I/O函数进行检测，直到有数据可读或可写时，才真正调用I/O操做函数。

2.四、信号驱动IO

首先咱们容许套接口进行信号驱动I/O,并安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞。当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号，能够在信号处理函数中调用I/O操做函数处理数据。

2.四、异步IO

当一个异步过程调用发出后，调用者不能马上获得结果。实际处理这个调用的部件在完成后，经过状态、通知和回调来通知调用者的输入输出操做

最后，总结比较下五种IO模型：