网络编程释疑之：同步，异步，阻塞，非阻塞

一讲到网络编程的I/O模型，总会涉及到这几个概念。问了不少人，没几个能清晰地讲出他们之间的区别联系，甚至在网络上也有不少不一样的观点，也不知是中国文字释义的博大精深，仍是原本这几个概念就是绕人不倦。今天我也来给你们讲解一下我对这几个概念的理解。

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既然网络上众说纷纭，不如找个权威参考一下，这个权威就是《UNIX网络编程：卷一》第六章——I/O复用。书中向咱们说起了5种类UNIX下可用的I/O模型：

• 阻塞式I/O；

• 非阻塞式I/O；

• I/O复用（select，poll，epoll...）；

• 信号驱动式I/O（SIGIO）；

• 异步I/O（POSIX的aio_系列函数）；

阻塞式I/O模型：默认状况下，全部套接字都是阻塞的。怎么理解？先理解这么个流程，一个输入操做一般包括两个不一样阶段：

（1）等待数据准备好；
（2）从内核向进程复制数据。

对于一个套接字上的输入操做，第一步一般涉及等待数据从网络中到达。当全部等待分组到达时，它被复制到内核中的某个缓冲区。第二步就是把数据从内核缓冲区复制到应用程序缓冲区。 好，下面咱们以阻塞套接字的recvfrom的的调用图来讲明阻塞

标红的这部分过程就是阻塞，直到阻塞结束recvfrom才能返回。

非阻塞式I/O： 如下这句话很重要：进程把一个套接字设置成非阻塞是在通知内核，当所请求的I/O操做非得把本进程投入睡眠才能完成时，不要把进程投入睡眠，而是返回一个错误。看看非阻塞的套接字的recvfrom操做如何进行

能够看出recvfrom老是当即返回。

I/O多路复用：虽然I/O多路复用的函数也是阻塞的，可是其与以上两种仍是有不一样的，I/O多路复用是阻塞在select，epoll这样的系统调用之上，而没有阻塞在真正的I/O系统调用如recvfrom之上。如图

信号驱动式I/O：用的不多，就不作讲解了。直接上图

异步I/O：这类函数的工做机制是告知内核启动某个操做，并让内核在整个操做（包括将数据从内核拷贝到用户空间）完成后通知咱们。如图：

注意红线标记处说明在调用时就能够立马返回，等函数操做完成会通知咱们。

等等，你们必定要问了，同步这个概念你怎么没涉及啊？别急，您先看总结。 其实前四种I/O模型都是同步I/O操做，他们的区别在于第一阶段，而他们的第二阶段是同样的：在数据从内核复制到应用缓冲区期间（用户空间），进程阻塞于recvfrom调用。相反，异步I/O模型在这两个阶段都要处理。

再看POSIX对这两个术语的定义：

• 同步I/O操做：致使请求进程阻塞，直到I/O操做完成；

• 异步I/O操做：不致使请求进程阻塞。

好，下面我用个人语言来总结一下阻塞，非阻塞，同步，异步

• 阻塞，非阻塞：进程/线程要访问的数据是否就绪，进程/线程是否须要等待；

• 同步，异步：访问数据的方式，同步须要主动读写数据，在读写数据的过程当中仍是会阻塞；异步只须要I/O操做完成的通知，并不主动读写数据，由操做系统内核完成数据的读写。