同步异步和阻塞

同步/异步与阻塞/非阻塞的区别

我喜欢用本身的语言经过联系现实生活中的一些现象解释一些概念,当我能作到这一点时,说明我已经理解了这个概念.今天要解释的概念是:同步/异步与阻塞/非阻塞的区别.

这两组概念经常让人迷惑,由于它们都是涉及到IO处理,同时又有着一些相相似的地方.

首先来解释同步和异步的概念,这两个概念与 消息的通知机制有关.

举个例子,好比我去银行办理业务,可能选择排队等候,也可能取一个小纸条上面有个人号码,等到排到我这一号时由柜台的人通知我轮到我去办理业务了.
前者(排队等候)就是同步等待消息,然后者(等待别人通知)就是异步等待消息.在异步消息处理中,等待消息者(在这个例子中就是等待办理业务的人)每每注册一个回调机制,在所等待的事件被触发时由触发机制(在这里是柜台的人)经过某种机制(在这里是写在小纸条上的号码)找到等待该事件的人.
而在实际的程序中,同步消息处理就比如简单的read/write操做,它们须要等待这两个操做成功才能返回;而异步处理机制就是相似于select/poll之类的多路复用IO操做,当所关注的消息被触发时,由消息触发机制通知触发对消息的处理.

其次再来解释一下阻塞和非阻塞,这两个概念与 程序等待消息(无所谓同步或者异步)时的状态有关.
继续上面的那个例子,不管是排队仍是使用号码等待通知,若是在这个等待的过程当中,等待者除了等待消息以外不能作其它的事情,那么该机制就是阻塞的,表如今程序中,也就是该程序一直阻塞在该函数调用处不能继续往下执行.相反,有的人喜欢在银行办理这些业务的时候一边打打电话发发短信一边等待,这样的状态就是非阻塞的,由于他(等待者)没有阻塞在这个消息通知上,而是一边作本身的事情一边等待.可是须要注意了,第一种同步非阻塞形式其实是效率低下的,想象一下你一边打着电话一边还须要抬头看到底队伍排到你了没有,若是把打电话和观察排队的位置当作是程序的两个操做的话,这个程序须要在这两种不一样的行为之间来回的切换,效率可想而知是低下的;然后者,异步非阻塞形式却没有这样的问题,由于打电话是你(等待者)的事情,而通知你则是柜台(消息触发机制)的事情,程序没有在两种不一样的操做中来回切换.

不少人会把同步和阻塞混淆,我想是由于不少时候同步操做会以阻塞的形式表现出来,好比不少人会写阻塞的read/write操做,可是别忘了能够对fd设置O_NONBLOCK标志位,这样就能够将同步操做变成非阻塞的了;一样的,不少人也会把异步和非阻塞混淆,由于异步操做通常都不会在真正的IO操做处被阻塞,好比若是用select函数,当select返回可读时再去read通常都不会被阻塞,就比如当你的号码排到时通常都是在你以前已经没有人了,因此你再去柜台办理业务就不会被阻塞.

可见,同步/异步与阻塞/非阻塞是两组不一样的概念,它们能够共存组合,也能够参见这里:
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-async/

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昨晚写完这篇文章以后,今早来看了看反馈,同时再本身阅读了几遍,发现仍是有一些地方解释的不够清楚,在这里继续补充完善一下个人说法,希望没有越说越糊涂.

同步和异步:上面提到过, 同步和异步仅仅是关于所关注的消息如何通知的机制,而不是处理消息的机制.也就是说, 同步的状况下,是由处理消息者本身去等待消息是否被触发,而异步的状况下是由触发机制来通知处理消息者,因此在异步机制中,处理消息者和触发机制之间就须要一个链接的桥梁,在咱们举的例子中这个桥梁就是小纸条上面的号码,而在select/poll等IO多路复用机制中就是fd,当消息被触发时,触发机制经过fd找处处理该fd的处理函数.

请注意理解 消息通知和处理消息这两个概念,这是理解这个问题的关键所在.仍是回到上面的例子,轮到你办理业务这个就是你关注的消息,而去办理业务就是对这个消息的处理,二者是有区别的.而在真实的IO操做时,所关注的消息就是该fd是否可读写,而对消息的处理就是对这个fd进行读写.同步/异步仅仅关注的是如何通知消息,它们对如何处理消息并不关心,比如说,银行的人仅仅通知你轮到你办理业务了,而如何办理业务他们是不知道的.

而不少人之因此把同步和阻塞混淆,我想也是由于没有区分这两个概念,好比阻塞的read/write操做中,实际上是把消息通知和处理消息结合在了一块儿,在这里所关注的消息就是fd是否可读/写,而处理消息则是对fd读/写.当咱们将这个fd设置为非阻塞的时候,read/write操做就不会在等待消息通知这里阻塞,若是fd不可读/写则操做当即返回.

不少人又会问了,异步操做不会是阻塞的吧?已经通知了有消息能够处理了就必定不是阻塞的了吧?
其实 异步操做是能够被阻塞住的,只不过一般不是在处理消息时阻塞,而是在等待消息被触发时被阻塞.好比select函数,假如传入的最后一个timeout参数为NULL,那么若是所关注的事件没有一个被触发,程序就会一直阻塞在这个select调用处.而若是使用异步非阻塞的状况,好比aio_*组的操做,当我发起一个aio_read操做时,函数会立刻返回不会被阻塞,当所关注的事件被触发时会调用以前注册的回调函数进行处理,具体能够参见我上面的链接给出的那篇文章.回到上面的例子中,若是在银行等待办理业务的人采用的是异步的方式去等待消息被触发,也就是领了一张小纸条,假如在这段时间里他不能离开银行作其它的事情,那么很显然,这我的被阻塞在了这个等待的操做上面;可是呢,这我的忽然发觉本身烟瘾犯了,须要出去抽根烟,因而他告诉大堂经理说,排到我这个号码的时候麻烦到外面通知我一下(注册一个回调函数),那么他就没有被阻塞在这个等待的操做上面,天然这个就是异步+非阻塞的方式了.