阻塞,非阻塞,同步,異步

先說說阻塞與非阻塞，這主要和程序等待消息時的狀態有關

一、阻塞

程序會阻塞在某一個函數，而不往下執行，就如掛在那裏同樣，全部的其餘業務也都不執行，爲一直等到消息到來才往下執行。

二、非阻塞

程序不會阻塞在某一個函數，不等待消息到來，當即返回，往下執行。

舉個例子，TCP協議中的send，系統會爲其分配一塊發送緩存區，假設如今總的緩存 區的大小爲1000.，而緩存區裏已經有了500個數據，這時調用send,發送1000個字節數據，這時若是在阻塞模式下，send的會先最多的數據放入緩存，直到緩存區滿，而後程序就會阻塞在那裏，一直等到將全部數據所有發出去爲止，而若是在非阻塞模式下，send的會先將最多的數據放入緩存以後，就立刻返回，剩餘數據下回接着發送，不會卡在send函數中。

 

同步和異步這兩個概念，實際上是與消息通知機制有關的。

一、同步

發送消息，等待消息處理完後，才往下執行。就如MFC裏的SendMessage(),

二、異步

發送消息，不等待消息處理完，就往下執行，讓後經過特定的接口或者事件，消息通知你事情完成了。如MFC裏的PostMessage()

粗略的講了一下以上的兩個概念，估計你們會問，那麼阻塞與同步，非阻塞與異步有啥區別，用例說明。

好比咱們如今去銀行，你能夠選擇兩種方式，取票等待和排隊等待，若是你排隊等待，你就得等前面全部人都辦理完了，才能辦理業務，此時若是在等待的過程當中，你啥事都不能幹，這時你就處於阻塞狀態了，若是你還能一邊打電話，一邊喝飲料，看書，不過你還得時不時的擡頭看看，前面的人還有多少，啥時候輪到你，免的錯過辦理，這時你就是處於同步狀態。

也就是說，阻塞就是程序掛在那裏，其餘一切事情都不能作，直到當前事件返回爲止，而同步得再原地等待消息，而與此同時，不影響其餘業務的執行，體如今程序裏就是其餘線程的業務處理。

若是你取票等待，那麼你只要坐在椅子上，這時你能夠作你想作的事情，好比聽聽歌，看看書，打打電話，而到你時，窗口會自動叫號通知你，這時你就處於非阻塞狀態。

若是此時你還以爲不過癮，想出去溜達溜達，那麼你能夠和大廳的工做人員說一下，我去哪裏，待會到我了，到某某地方通知我一下，而後你就能夠出去作你想作的事情，直到工做人員來叫你爲止。這時你就是處於異步狀態。二者結合起來就是所謂的異步非阻塞模式，這種因爲效率很高，在網絡編程裏常常被用到。

不少時候咱們經常看到同步與異步，阻塞與非阻塞的出現。有的地方直接將同步與阻塞畫上了等號。異步與非阻塞畫上了等號。事實上這是不對的。同步不等於阻 塞，而異步也不等於非阻塞。下面就來仔細的看看同步與異步、阻塞與非阻塞的概念差異，及他們的組合應用。
同步：所謂同步，就是在發出一個功能調用時，在沒有獲得結果以前，該調用就不返回。按照這個定義，其實絕大多數函數都是同步調用（例如sin, isdigit等）。可是通常而言，咱們在說同步、異步的時候，特指那些須要其餘部件協做或者須要必定時間完成的任務。最多見的例子就是 SendMessage。該函數發送一個消息給某個窗口，在對方處理完消息以前，這個函數不返回。當對方處理完畢之後，該函數才把消息處理函數所返回的LRESULT值返回給調用者
異步：異步的概念和同步相對。當一個異步過程調用發出後，調用者不能馬上獲得結果。實際處理這個調用的部件在完成後，經過狀態、通知和回調來通知調用者。以 CAsycSocket類爲例（注意，CSocket從CAsyncSocket派生，可是起功能已經由異步轉化爲同步），當一個客戶端經過調用 Connect函數發出一個鏈接請求後，調用者線程馬上能夠朝下運行。當鏈接真正創建起來之後，socket底層會發送一個消息通知該對象。
這裏 \提到執行部件和調用者經過三種途徑返回結果：狀態、通知和回調。可使用哪種依賴於執行部件的實現，除非執行部件提供多種選擇，不然不受調用者控制。如 果執行部件用狀態來通知，那麼調用者就須要每隔必定時間檢查一次，效率就很低（有些初學多線程編程的人，總喜歡用一個循環去檢查某個變量的值，這實際上是一 種很嚴重的錯誤）。若是是使用通知的方式，效率則很高，由於執行部件幾乎不須要作額外的操做。至於回調函數，其實和通知沒太多區別
阻塞：阻塞調用是指調用結果返回以前，當前線程會被掛起。函數只有在 獲得結果以後纔會返回。
有人也許會把阻塞調用和同步調用等同起來，實際上他是不一樣的。對於同步調用來講，不少時候當前線程仍是激活的，只是從邏輯上當前函數沒有返回而已。例如，咱們在 CSocket中調用Receive函數，若是緩衝區中沒有數據，這個函數就會一直等待，直到有數據才返回。而此時，當前線程還會繼續處理各類各樣的消 息。若是主窗口和調用函數在同一個線程中，除非你在特殊的界面操做函數中調用，其實主界面仍是應該能夠刷新。
socket接收數據的另一個函數 recv則是一個阻塞調用的例子。當socket工做在阻塞模式的時候，若是沒有數據的狀況下調用該函數，則當前線程就會被掛起，直到有數據爲止。
非阻塞：非阻塞和阻塞的概念相對應，指在不能馬上獲得結果以前，該函數不會阻塞當前線程，而會馬上返回。

上面這些概念都是教科書的概念，下面談談我的的理解。所謂同步就是當一個進程發起一個函數（任務）調用的時候，一直會到函數（任務）完成。進程繼續往下執行。而異步這不會這樣，異步狀況下是當一個進程發 起一個函數（任務）調用的時候，不會等函數返回，而是繼續往下執行當，函數返回的時候經過狀態、通知、事件。等方式通知進程任務完成。

而阻塞和非阻塞的概念相對明瞭多了。阻塞是當請求不能知足的時候就試進程掛起，非阻塞則是直接返回。

它們的組合：（網絡裝載）

圖 2 給出了傳統的阻塞 I/O 模型，這也是目前應用程序中最爲經常使用的一種模型。其行爲很是容易理解，其用法對於典型的應用程序來講都很是有效。在調用 read 系統調用時，應用程序會阻塞並對內核進行上下文切換。而後會觸發讀操做，當響應返回時（從咱們正 在從中讀取的設備中返回），數據就被移動到用戶空間的緩衝區中。而後應用程序就會解除阻塞（read 調用返 回）。

圖 2. 同步阻塞 I/O 模型的典型流程

從應用程序的角度來講，read 調用會延續很長時間。實際上，在內核執行讀操做和其餘工做時，應用程序的確會被阻塞。

PS. 我理解這裏的意思是，read請求是阻塞的，也沒有異步通知機制，由於應用程序一直在這個過程當中等待，即一直在主動查詢，因此是同步的。（順序）

同步非阻塞 I/O

同步阻塞 I/O 的一種效率稍低的變種是同步非阻塞 I/O。在這種模型中，設備是以非阻塞的形式打開的。這意味着 I/O 操做不會當即完成，read 操做可能會返回一個錯誤代碼，說明這個命令不能當即知足（EAGAIN 或EWOULDBLOCK），如圖 3 所示。

圖 3. 同步非阻塞 I/O 模型的典型流程

 

非阻塞的實現是 I/O 命令可能並不會當即知足，須要應用程序調用許屢次來等待操做完成。這可能效率不高，由於在不少狀況下，當內核執行這個命令時，應用程序必需要進行忙 碌等待，直到數據可用爲止，或者試圖執行其餘工做。正如圖 3 所示的同樣，這個方法能夠引入 I/O 操做的延時，由於數據在內核中變爲可用到用戶調用 read 返回數據之間存在必定的間隔，這會致使總體數據吞吐量的下降。

PS. 我理解這裏的意思是，read請求是非阻塞的，可是這裏沒有異步通知機制，而須要應用程序主動查詢，因此是同步的。（屢次試探）

異步阻塞 I/O

另一個阻塞解決方案是帶有阻塞通知的非阻塞 I/O。在這種模型中，配置的是非阻塞 I/O，而後使用阻塞 select 系統調用來肯定一個 I/O 描述符什麼時候有操做。使 select 調用很是有趣的是它能夠用來爲多個描述符提供通知，而不只僅爲一個描述符提供通知。對於每一個提示符來講，咱們能夠請求這個描述符能夠寫數據、有讀數據可用 以及是否發生錯誤的通知。

圖 4. 異步阻塞 I/O 模型的典型流程 (select)

 

select 調用的主要問題是它的效率不是很是高。儘管這是異步通知使用的一種方便模型，可是對於高性能的 I/O 操做來講不建議使用。

PS. 我理解這裏的意思是，read請求其實是非阻塞的，可是在異步通知方式上，採用了阻塞的slect系統調用，致使應用程序被阻塞，因此雖然異步，但任然阻 塞。（等待通知，本身完成）

異步非阻塞 I/O（AIO）

最後，異步非阻塞 I/O 模型是一種處理與 I/O 重疊進行的模型。讀請求會當即返回，說明 read 請求已經成功發起了。在後臺完成讀 操做時，應用程序而後會執行其餘處理操做。當 read 的響應到達時，就會產生一個信號或執 行一個基於線程的回調函數來完成此次 I/O 處理過程。

圖 5. 異步非阻塞 I/O 模型的典型流程

 

在一個進程中爲了執行多個 I/O 請求而對計算操做和 I/O 處理進行重疊處理的能力利用了處理速度與 I/O 速度之間的差別。當一個或多個 I/O 請求掛起時，CPU 能夠執行其餘任務；或者更爲常見的是，在發起其餘 I/O的同時對已經完成的 I/O 進行操做。

PS. 我理解這裏的意思是，read請求其實是非阻塞的，可是在異步通知方式上，採用了回調函數，無需應用程序再去處理。（委託完成）

異步 I/O 的動機

從前面 I/O 模型的分類中，咱們能夠看出 AIO 的動機。阻塞模型要求在 I/O 操做開始時阻塞應用程序，這意味着不可能同時重疊進行處理和 I/O 操做。同步非阻塞模型容許處理和 I/O 操做重疊進行，可是這須要應用程序根據重現的規則來檢查 I/O 操做的狀態。這樣就剩下異步非阻塞 I/O 了，它容許處理和 I/O 操做重疊進行，包括 I/O 操做完成的通知。

 

這裏我要特別強調一下異步IO和非阻塞IO的區別，異步IO就是把IO提交給系統，讓系統替你作，作完了再 用某種方式通知你；非阻塞IO就是你要經過某種方式不定時地向系統詢問你是否能夠開始作某個IO，當能夠開始後，仍是要本身來完成IO