同步和异步
- 同步和异步关注的是消息通信机制
- 所谓同步,就是在发出一个调用时,没得到结果之前,该调用就不返回。但是一旦调用返回就得到返回值了,调用者主动等待这个调用的结果
- 所谓异步,就是在发出一个调用时,这个调用就直接返回了,不管返回有没有结果。当一个异步过程调用发出后,被调用者通过状态,通知来通知调用者,或者通过回调函数处理这个调用
阻塞和非阻塞
- 阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果时的状态
- 阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才返回
- 非阻塞调用是指在不能立即得到结果之前,该调用不会阻塞当前线程
网络上的例子
- 老张爱喝茶,废话不说,煮开水。
- 出场人物:老张,水壶两把(普通水壶,简称水壶;会响的水壶,简称响水壶)。
- 老张把水壶放到火上,立等水开。(同步阻塞);立等就是阻塞了老张去干别的事,老张得一直主动的看着水开没,这就是同步
- 老张把水壶放到火上,去客厅看电视,时不时去厨房看看水开没有。(同步非阻塞);老张去看电视了,这就是非阻塞了,但是老张还是得关注着水开没,这也就是同步了
- 老张把响水壶放到火上,立等水开。(异步阻塞);立等就是阻塞了老张去干别的事,但是老张不用时刻关注水开没,因为水开了,响水壶会提醒他,这就是异步了
- 老张把响水壶放到火上,去客厅看电视,水壶响之前不再去看它了,响了再去拿壶。(异步非阻塞);老张去看电视了,这就是非阻塞了,而且,等水开了,响水壶会提醒他,这就是异步了
- 所谓同步异步,只是对于水壶而言。普通水壶,同步;响水壶,异步。对应的也就是消息通信机制
- 虽然都能干活,但响水壶可以在自己完工之后,提示老张水开了。这是普通水壶所不能及的。同步只能让调用者去轮询自己(情况2中),造成老张效率的低下。
- 所谓阻塞非阻塞,仅仅对于老张而言。立等的老张,阻塞;对应的也就是程序等待结果时的状态
- 看电视的老张,非阻塞。
- 情况1和情况3中老张就是阻塞的,媳妇喊他都不知道。虽然3中响水壶是异步的,可对于立等的老张没有太大的意义。所以一般异步是配合非阻塞使用的,这样才能发挥异步的效用。
Summary
- 同步请求,A调用B,B的处理是同步的,在处理完之前他不会通知A,只有处理完之后才会明确的通知A。
- 异步请求,A调用B,B的处理是异步的,B在接到请求后先告诉A我已经接到请求了,然后异步去处理,处理完之后通过回调等方式再通知A。
- 所以说,同步和异步最大的区别就是被调用方的执行方式和返回时机。同步指的是被调用方做完事情之后再返回,异步指的是被调用方先返回,然后再做事情,做完之后再想办法通知调用方。
- 阻塞请求,A调用B,A一直等着B的返回,别的事情什么也不干。
- 非阻塞请求,A调用B,A不用一直等着B的返回,先去忙别的事情了。
- 所以说,同步和异步最大的区别就是在被调用方返回结果之前的这段时间内,调用方是否一直等待。阻塞指的是调用方一直等待别的事情什么都不做。非阻塞指的是调用方先去忙别的事情。
- 阻塞、非阻塞说的是调用者,同步、异步说的是被调用者。
Java中的三种IO模型
- 在Java语言中,一共提供了三种IO模型,分别是阻塞IO(BIO)、非阻塞IO(NIO)、异步IO(AIO)。
- 这里面的BIO和NIO都是同步的IO模型,即同步阻塞IO和同步非阻塞IO,异步IO指的是异步非阻塞IO。
- BIO (Blocking I/O):同步阻塞I/O模式,数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。
- NIO (New I/O):同时支持阻塞与非阻塞模式,但主要是使用同步非阻塞IO。
- AIO (Asynchronous I/O):异步非阻塞I/O模型。
Linux的基本IO模型
在Linux(UNIX)操作系统中,共有五种IO模型,分别是:阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO复用模型、信号驱动IO模型以及异步IO模型。
- 阻塞 I/O 是最简单的 I/O 模型,一般表现为进程或线程等待某个条件,如果条件不满足,则一直等下去。条件满足,则进行下一步操作。
- 非阻塞的IO模型。应用进程与内核交互,目的未达到之前,不再一味的等着,而是直接返回。然后通过轮询的方式,不停的去问内核数据准备有没有准备好。如果某一次轮询发现数据已经准备好了,那就把数据拷贝到用户空间中。
- 信号驱动IO。应用进程在读取文件时通知内核,如果某个 socket 的某个事件发生时,请向我发一个信号。在收到信号后,信号对应的处理函数会进行后续处理。
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IO复用模型。多个进程的IO可以注册到同一个管道上,这个管道会统一和内核进行交互。当管道中的某一个请求需要的数据准备好之后,进程再把对应的数据拷贝到用户空间中。 阻塞IO模型、非阻塞IO模型、IO复用模型和信号驱动IO模型都是同步的IO模型。原因是因为,无论以上那种模型,真正的数据拷贝过程,都是同步进行的。
- 异步IO模型。应用进程把IO请求传给内核后,完全由内核去操作文件拷贝。内核完成相关操作后,会发信号告诉应用进程本次IO已经完成。 真正意义上的 异步IO 是说内核直接将数据拷贝至用户态的内存单元,再通知程序直接去读取数据。 select / poll / epoll 都是同步IO的多路复用模式
select/poll/epoll的区别
* 首先前文已述I/O多路复用的本质就是用select/poll/epoll,去监听多个socket对象,如果其中的socket对象有变化,只要有变化,用户进程就知道了。 * select是不断轮询去监听的socket,socket个数有限制,一般为1024个; * poll还是采用轮询方式监听,只不过没有个数限制; * epoll并不是采用轮询方式去监听了,而是当socket有变化时通过回调的方式主动告知用户进程。