如何理解異步/同步與阻塞/非阻塞

leap_frog 發(fā)布于2019-08-20 16:42 / 2099人閱讀

摘要：接下來我們就來探討下異步同步與阻塞非阻塞它們其中的區(qū)別。阻塞非阻塞是針對的第一階段的描述。

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一：引言

在面試中我們會碰到這種場景：
面試官：能解釋下什么是同步,異步么？

程序員：假如我們執(zhí)行A,B兩個IO操作的時候，如果必須等待A完成后才能執(zhí)行B那么這個就是

同步的，如果A,B可以同時執(zhí)行那么就是異步的。

面試官：那能解釋下什么是阻塞什么是非阻塞么？

程序員：如果必須等待A完成后才能執(zhí)行B那么這個就是阻塞的，如果A,B可以同時執(zhí)行那么就是非阻塞的

面試官：那你的意思異步/同步的概念與阻塞非阻塞一樣了？

程序員：嗄。。。可以這么說吧。我覺得可以并發(fā)執(zhí)行的就是異步非阻塞的。one by one執(zhí)行的就是同步阻塞的

二：區(qū)分

每個人看去看同一個問題都會有不同的理解，原因就是因為每個人的看待問題的深度不一樣，就像上面的對白，程
序員的理解只是停留在應用層面，代碼里有多個IO操作，每個IO操作都可以不用互相等待的“同時”執(zhí)行。

接下來我們就來探討下異步/同步與阻塞/非阻塞它們其中的區(qū)別。

阻塞 / 非阻塞描述的是函數(shù), 指訪問某個函數(shù)時是否會阻塞線程(block)，導致線程進入阻塞狀態(tài)。
同步 / 異步描述的是執(zhí)行IO操作的主體是誰，同步是由用戶態(tài)的進程自己去執(zhí)行IO操作，異步是用戶態(tài)進程不關心IO細節(jié)，由內(nèi)核態(tài)進程去完成IO操作然后通知用戶態(tài)進程。

好的，現(xiàn)在定義已經(jīng)描述完了。現(xiàn)在可以區(qū)分它們之間的區(qū)別了么？(吃瓜群眾：這TM的寫的是什么？) ，別急，我們下面舉栗說明，包教包會。

三：舉栗

一般來說IO分為兩個階段，第一階段是等待數(shù)據(jù)階段，第二階段是內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間，假設一個線程(或是進程)P準備執(zhí)行一個IO操作的話它會經(jīng)歷以下過程：

第一階段：

P發(fā)出一個IO請求，這時候會有兩種情況：
1：立刻返回： 非阻塞
2：一直等待，P調(diào)用sleep/wait休眠或是掛起，讓出CPU給別的線程/進程  阻塞

第二階段：

這時內(nèi)核的數(shù)據(jù)終于準備好了，
那么現(xiàn)在用戶進程想要讀取內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)有兩種方式:
1:  P自己把數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間       同步
2：P創(chuàng)建一個線程做數(shù)據(jù)copy的工作        異步

現(xiàn)在應該明白了吧。阻塞/非阻塞是針對IO的第一階段的描述。異步/同步是針對IO的第二階段的描述也就是IO的主體。

這里主要比較難理解的就是同步/異步。首先P在發(fā)起IO的請求的時候如果P本身還要負責IO請求后的數(shù)據(jù)copy(內(nèi)核空間到用戶空間)工作。那么我們就可以說是同步的。

如果P在發(fā)起IO操作后數(shù)據(jù)copy的工作由內(nèi)核線程/進程或是P自己再創(chuàng)建一個線程/進程去完成，那么我們就可以稱之為異步

四：排列組合

同步阻塞IO：

同一個線程在操作IO時一直阻塞，直到讀取數(shù)據(jù)成功，然后線程本身負責把數(shù)據(jù)從核心空間拷貝到用戶空間

同步非阻塞：

同一個線程發(fā)起IO后，立即獲得返回，后面定期輪詢數(shù)據(jù)讀取情況，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取成功，線程本身負責把數(shù)據(jù)從核心空間拷貝到用戶空間

異步非阻塞：

一個線程發(fā)起IO后，立即返回，由另外的線程發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取成功，把數(shù)據(jù)從核心空間拷貝到用戶空間。

非阻塞同步IO由于讀寫方法非阻塞，并且需要用戶自己來進行讀寫，所以每次調(diào)用讀寫方法實際讀寫的字節(jié)數(shù)是不確定的，所以需要一個Buffer來保存每次讀寫的字節(jié)狀態(tài)。更重要的是用戶不知道什么時候完成了讀寫，一般需要用
while循環(huán)判斷Buffer的狀態(tài)來跟蹤讀寫。非阻塞異步IO由于是內(nèi)核線程進行讀寫，并且在IO完成后會回調(diào)用戶提供的callback，編程模型就比較簡單，用戶只需要調(diào)用讀寫，提供回調(diào)就可以了，比如 read(filename, callback)select / poll / epoll 從本質(zhì)上說都是非阻塞同步IO，select會收到IO就緒的狀態(tài)，然后通知用戶去處理

IO，實際的IO操作還需要用戶等待內(nèi)核復制操作。

要理解IO就緒和完成的區(qū)別。就緒指的是還需要用戶自己去處理，完成指的是內(nèi)核幫助完成了，用戶不用關心IO過

程，只需要提供回調(diào)函數(shù)。

五：并行/并發(fā)與異步 并行

對多處理器而言--多個程序在同一時刻發(fā)生，具有并發(fā)的含義，但并發(fā)不一定并行，也亦是說并發(fā)事件之間不一定要同一時刻發(fā)生。

并行：在單處理器中多道程序設計系統(tǒng)中，進程被交替執(zhí)行，表現(xiàn)出一種并發(fā)的外部特種；在多處理器系統(tǒng)中，進
程不僅可以交替執(zhí)行，而且可以重疊執(zhí)行。在多處理器上的程序才可實現(xiàn)并行處理。計算機操作系統(tǒng)中把并行性和并發(fā)性明顯區(qū)分開，主要是從微觀的角度來說的，具體是指進程的并行性（多處理機的情況下，多個進程同時運行）和并發(fā)性（單處理機的情況下，多個進程在同一時間間隔運行的）

并發(fā)

對單處理器而言--多個程序在同一時間段發(fā)生；

并發(fā)中又有：互斥和同步：

互斥：進程間相互排斥使用臨界資源；比如寫操作；

同步：不是排斥關系而是依賴關系，前一個進程的輸出是后一個進程的輸入

當?shù)谝粋€進程沒有結(jié)束時第二個進程必須等待，相互協(xié)同完成一些事情；

具有同步關系的一組進程并發(fā)時發(fā)送的消息稱為消息或者事件；

同步和異步：

異步：就是線程B在等待A的結(jié)果的時候還可以繼續(xù)干自己的事兒，

之間通過消息和事件來通知對方，提高了程序運行的效率。

簡而言之，就是不是站在那兒傻傻死等；異步和多線程并不是一回事，

異步是最終目的，多線程只是實現(xiàn)的一種方法。

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nginx、swoole高并發(fā)原理初探

摘要：一閱前熱身為了更加形象的說明同步異步阻塞非阻塞，我們以小明去買奶茶為例。等奶茶做好了，店員喊一聲小明，奶茶好了，然后小明去取奶茶。將響應結(jié)果發(fā)給相應的連接請求處理完成因為基于，所以每個可以處理無數(shù)個連接請求。如此，就輕松的處理了高并發(fā)。一、閱前熱身為了更加形象的說明同步異步、阻塞非阻塞，我們以小明去買奶茶為例。 1、同步與異步 ①同步與異步的理解同步與異步的重點在消息通知的方式上...

denson 2019-06-27 14:53 評論0 收藏0
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617035918 2019-07-25 13:48 評論0 收藏0
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Dean 2019-08-23 12:21 評論0 收藏0
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sf190404 2019-07-01 10:37 評論0 收藏0
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摘要：異步本質(zhì)上應該就是多線程語言的產(chǎn)物。如果是多線程的異步，假死的應該是運行方法的線程，而方法仍然會按預期打印出。當然了，按我個人的理解，應該說是是的回調(diào)函數(shù)。引子每個故事都有由來。前兩天在看 gulp 的時候，看到了它有個 promise 的玩意兒，然后的然后，這兩天就掉進了 javascript 的異步和回調(diào)的坑里面去了。其間搜索了 javascript promise，看到了...

CarlBenjamin 2019-08-22 10:57 評論0 收藏0