阻塞,非阻塞,同步,异步

先说说阻塞与非阻塞，这主要和程序等待消息时的状态有关

一、阻塞

程序会阻塞在某一个函数，而不往下执行，就如挂在那里同样，全部的其余业务也都不执行，为一直等到消息到来才往下执行。

二、非阻塞

程序不会阻塞在某一个函数，不等待消息到来，当即返回，往下执行。

举个例子，TCP协议中的send，系统会为其分配一块发送缓存区，假设如今总的缓存 区的大小为1000.，而缓存区里已经有了500个数据，这时调用send,发送1000个字节数据，这时若是在阻塞模式下，send的会先最多的数据放入缓存，直到缓存区满，而后程序就会阻塞在那里，一直等到将全部数据所有发出去为止，而若是在非阻塞模式下，send的会先将最多的数据放入缓存以后，就立刻返回，剩余数据下回接着发送，不会卡在send函数中。

 

同步和异步这两个概念，实际上是与消息通知机制有关的。

一、同步

发送消息，等待消息处理完后，才往下执行。就如MFC里的SendMessage(),

二、异步

发送消息，不等待消息处理完，就往下执行，让后经过特定的接口或者事件，消息通知你事情完成了。如MFC里的PostMessage()

粗略的讲了一下以上的两个概念，估计你们会问，那么阻塞与同步，非阻塞与异步有啥区别，用例说明。

好比咱们如今去银行，你能够选择两种方式，取票等待和排队等待，若是你排队等待，你就得等前面全部人都办理完了，才能办理业务，此时若是在等待的过程当中，你啥事都不能干，这时你就处于阻塞状态了，若是你还能一边打电话，一边喝饮料，看书，不过你还得时不时的抬头看看，前面的人还有多少，啥时候轮到你，免的错过办理，这时你就是处于同步状态。

也就是说，阻塞就是程序挂在那里，其余一切事情都不能作，直到当前事件返回为止，而同步得再原地等待消息，而与此同时，不影响其余业务的执行，体如今程序里就是其余线程的业务处理。

若是你取票等待，那么你只要坐在椅子上，这时你能够作你想作的事情，好比听听歌，看看书，打打电话，而到你时，窗口会自动叫号通知你，这时你就处于非阻塞状态。

若是此时你还以为不过瘾，想出去溜达溜达，那么你能够和大厅的工做人员说一下，我去哪里，待会到我了，到某某地方通知我一下，而后你就能够出去作你想作的事情，直到工做人员来叫你为止。这时你就是处于异步状态。二者结合起来就是所谓的异步非阻塞模式，这种因为效率很高，在网络编程里常常被用到。

不少时候咱们经常看到同步与异步，阻塞与非阻塞的出现。有的地方直接将同步与阻塞画上了等号。异步与非阻塞画上了等号。事实上这是不对的。同步不等于阻 塞，而异步也不等于非阻塞。下面就来仔细的看看同步与异步、阻塞与非阻塞的概念差异，及他们的组合应用。
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。按照这个定义，其实绝大多数函数都是同步调用（例如sin, isdigit等）。可是通常而言，咱们在说同步、异步的时候，特指那些须要其余部件协做或者须要必定时间完成的任务。最多见的例子就是 SendMessage。该函数发送一个消息给某个窗口，在对方处理完消息以前，这个函数不返回。当对方处理完毕之后，该函数才把消息处理函数所返回的LRESULT值返回给调用者
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。以 CAsycSocket类为例（注意，CSocket从CAsyncSocket派生，可是起功能已经由异步转化为同步），当一个客户端经过调用 Connect函数发出一个链接请求后，调用者线程马上能够朝下运行。当链接真正创建起来之后，socket底层会发送一个消息通知该对象。
这里 \提到执行部件和调用者经过三种途径返回结果：状态、通知和回调。可使用哪种依赖于执行部件的实现，除非执行部件提供多种选择，不然不受调用者控制。如 果执行部件用状态来通知，那么调用者就须要每隔必定时间检查一次，效率就很低（有些初学多线程编程的人，总喜欢用一个循环去检查某个变量的值，这实际上是一 种很严重的错误）。若是是使用通知的方式，效率则很高，由于执行部件几乎不须要作额外的操做。至于回调函数，其实和通知没太多区别
阻塞：阻塞调用是指调用结果返回以前，当前线程会被挂起。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而已。例如，咱们在 CSocket中调用Receive函数，若是缓冲区中没有数据，这个函数就会一直等待，直到有数据才返回。而此时，当前线程还会继续处理各类各样的消 息。若是主窗口和调用函数在同一个线程中，除非你在特殊的界面操做函数中调用，其实主界面仍是应该能够刷新。
socket接收数据的另一个函数 recv则是一个阻塞调用的例子。当socket工做在阻塞模式的时候，若是没有数据的状况下调用该函数，则当前线程就会被挂起，直到有数据为止。
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。

上面这些概念都是教科书的概念，下面谈谈我的的理解。所谓同步就是当一个进程发起一个函数（任务）调用的时候，一直会到函数（任务）完成。进程继续往下执行。而异步这不会这样，异步状况下是当一个进程发 起一个函数（任务）调用的时候，不会等函数返回，而是继续往下执行当，函数返回的时候经过状态、通知、事件。等方式通知进程任务完成。

而阻塞和非阻塞的概念相对明了多了。阻塞是当请求不能知足的时候就试进程挂起，非阻塞则是直接返回。

它们的组合：（网络装载）

图 2 给出了传统的阻塞 I/O 模型，这也是目前应用程序中最为经常使用的一种模型。其行为很是容易理解，其用法对于典型的应用程序来讲都很是有效。在调用 read 系统调用时，应用程序会阻塞并对内核进行上下文切换。而后会触发读操做，当响应返回时（从咱们正 在从中读取的设备中返回），数据就被移动到用户空间的缓冲区中。而后应用程序就会解除阻塞（read 调用返 回）。

图 2. 同步阻塞 I/O 模型的典型流程

从应用程序的角度来讲，read 调用会延续很长时间。实际上，在内核执行读操做和其余工做时，应用程序的确会被阻塞。

PS. 我理解这里的意思是，read请求是阻塞的，也没有异步通知机制，由于应用程序一直在这个过程当中等待，即一直在主动查询，因此是同步的。（顺序）

同步非阻塞 I/O

同步阻塞 I/O 的一种效率稍低的变种是同步非阻塞 I/O。在这种模型中，设备是以非阻塞的形式打开的。这意味着 I/O 操做不会当即完成，read 操做可能会返回一个错误代码，说明这个命令不能当即知足（EAGAIN 或EWOULDBLOCK），如图 3 所示。

图 3. 同步非阻塞 I/O 模型的典型流程

 

非阻塞的实现是 I/O 命令可能并不会当即知足，须要应用程序调用许屡次来等待操做完成。这可能效率不高，由于在不少状况下，当内核执行这个命令时，应用程序必需要进行忙 碌等待，直到数据可用为止，或者试图执行其余工做。正如图 3 所示的同样，这个方法能够引入 I/O 操做的延时，由于数据在内核中变为可用到用户调用 read 返回数据之间存在必定的间隔，这会致使总体数据吞吐量的下降。

PS. 我理解这里的意思是，read请求是非阻塞的，可是这里没有异步通知机制，而须要应用程序主动查询，因此是同步的。（屡次试探）

异步阻塞 I/O

另一个阻塞解决方案是带有阻塞通知的非阻塞 I/O。在这种模型中，配置的是非阻塞 I/O，而后使用阻塞 select 系统调用来肯定一个 I/O 描述符什么时候有操做。使 select 调用很是有趣的是它能够用来为多个描述符提供通知，而不只仅为一个描述符提供通知。对于每一个提示符来讲，咱们能够请求这个描述符能够写数据、有读数据可用 以及是否发生错误的通知。

图 4. 异步阻塞 I/O 模型的典型流程 (select)

 

select 调用的主要问题是它的效率不是很是高。尽管这是异步通知使用的一种方便模型，可是对于高性能的 I/O 操做来讲不建议使用。

PS. 我理解这里的意思是，read请求其实是非阻塞的，可是在异步通知方式上，采用了阻塞的slect系统调用，致使应用程序被阻塞，因此虽然异步，但任然阻 塞。（等待通知，本身完成）

异步非阻塞 I/O（AIO）

最后，异步非阻塞 I/O 模型是一种处理与 I/O 重叠进行的模型。读请求会当即返回，说明 read 请求已经成功发起了。在后台完成读 操做时，应用程序而后会执行其余处理操做。当 read 的响应到达时，就会产生一个信号或执 行一个基于线程的回调函数来完成此次 I/O 处理过程。

图 5. 异步非阻塞 I/O 模型的典型流程

 

在一个进程中为了执行多个 I/O 请求而对计算操做和 I/O 处理进行重叠处理的能力利用了处理速度与 I/O 速度之间的差别。当一个或多个 I/O 请求挂起时，CPU 能够执行其余任务；或者更为常见的是，在发起其余 I/O的同时对已经完成的 I/O 进行操做。

PS. 我理解这里的意思是，read请求其实是非阻塞的，可是在异步通知方式上，采用了回调函数，无需应用程序再去处理。（委托完成）

异步 I/O 的动机

从前面 I/O 模型的分类中，咱们能够看出 AIO 的动机。阻塞模型要求在 I/O 操做开始时阻塞应用程序，这意味着不可能同时重叠进行处理和 I/O 操做。同步非阻塞模型容许处理和 I/O 操做重叠进行，可是这须要应用程序根据重现的规则来检查 I/O 操做的状态。这样就剩下异步非阻塞 I/O 了，它容许处理和 I/O 操做重叠进行，包括 I/O 操做完成的通知。

 

这里我要特别强调一下异步IO和非阻塞IO的区别，异步IO就是把IO提交给系统，让系统替你作，作完了再 用某种方式通知你；非阻塞IO就是你要经过某种方式不定时地向系统询问你是否能够开始作某个IO，当能够开始后，仍是要本身来完成IO