干货 | 什么是同步异步?什么是阻塞非阻塞?
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我一开始也是非常困惑,尤其是看网上一些“生动形象”的例子,比如烧水壶。但现在我感觉这个问题又没什么好说的,不知道是不是我理解得有点肤浅,那我试着解释一下。同步和异步,描述的是调用者,要不要主动等待函数的返回值。这个就是同步
public static void main() {
int result = doSomeThing();
}
这个就是异步public static void main() {
new Thread(() -> {
int result = doSomeThing();
})
}
当然,异步可以配合回调机制,但这就和同步异步本身的区别没啥关系了,添枝加叶的东西而已。再说阻塞和非阻塞,描述的是函数本身,在等待某一事件的结果时,是将线程挂起,还是立即返回一个未就绪等信息。一般都是描述 IO 等,也别想其他的了,比如一个读取磁盘数据的函数。这个就是阻塞public void int read(byte[] buffer) {
while(磁盘未就绪) {
将当前线程挂起并让出 CPU;
}
// 此时磁盘已就绪
真正去读数据到 buffer 中
return 读到的字节数;
}
这个就是非阻塞public void int read(byte[] buffer) {
if(磁盘未就绪) {
// 立刻返回
return -1;
}
真正去读数据到 buffer 中
return 读到的字节数;
}
至于这个函数被调用者用同步还是异步的方式调用,都不影响这个函数本身是阻塞还是非阻塞的性质。好了,我觉得到这里就解释清楚了,真没啥说的呀。至于特别多的人有困惑的地方,我总结出可能有三点。
第一,分不清语境
比如阻塞这个词,用法太多了,你看下面这些句子。这个函数是阻塞的。这是个阻塞函数。这个方法调用的过程中因为有 IO 事件被阻塞了。这个函数阻塞了主线程。这些句子要是真的纠结起来,那就坏了,总有你觉得怪怪的地方。因为用这个词的人,可能仅仅是表达出一个,该线程因为某些事让出了 CPU 资源暂时不往下走了的意思,即可。而且事实也是如此,没人细抠这个词究竟表示个啥意思。至于你还是纠结怎么办呢?建议你看一看一个函数在最最最最底层,到底是怎么阻塞的,也就是怎么让出 CPU 资源的,源码长什么样子。这里我也写过一篇文章带你看内核源码去解释这个问题,叫《究竟什么是阻塞》。我相信你看完之后,如果真的理解了,就再也不会纠结这些句子啥意思了,自己用阻塞这个词也会随性起来,你会觉得一顿花里胡哨解释阻塞不阻塞的那些人好不可思议。
第二,分不清层级
比如 epoll 这个函数,它是 IO 多路复用的一个系统调用函数,好多人背诵 IO 模型八股文的时候都受过它的折磨。你会看到有的地方说,epoll 底层实现 IO 事件响应时,是异步的,这也是同 select 和 poll 的一个区别。你又会看到有的地方说,epoll 是同步非阻塞 IO,因为多路复用在 IO 模型里就是站在同步非阻塞的地方嘛,那 epoll 也是多路复用那自然是同步的呀,刚刚怎么说是异步的呢。然后你又会看到,说 netty 是是一个 IO 框架,是异步 IO 模型,可是 netty 底层用的就是 epoll 啊,那 epoll 也是异步的咯。我天,一会说异步,一会又说同步,一会又说异步,到底他喵的是啥啊?这就是层级问题了。先不拿同步异步说,这个第三点的时候再讲,先拿阻塞和非阻塞说。一个函数是非阻塞的,那我用另一个函数把它包起来,对外提供一个阻塞的函数可不可以?当然可以。
// 这是个非阻塞的函数
public void int read(byte[] buffer) {
if(磁盘未就绪) {
// 立刻返回
return -1;
}
真正去读数据到 buffer 中
return 读到的字节数;
}
// 包一层,变成阻塞的
public void int read2(byte[] buffer) {
int result;
while((result = read(buffer)) == -1) {
将线程挂起并让出 CPU 资源
}
// 此时已读到数据
return result;
}
顺便说一句,IO 多路复用里的 select 就是这么玩的,只不过人家是一组 IO 事件,这里只是一个。我再包一层新函数,对外又提供了一个非阻塞的函数,可不可以?当然也可以,所以你看到说啥啥啥同步异步阻塞非阻塞时,一定要知道人家在说哪一层。不谈哪一层就开始和别人争论这个东西是阻塞还是非阻塞,同步还是异步,基本都是在耍流氓。关于 epoll 的原理,我是理解不到太深,如果你有耐心,可以看飞哥带你一行一行源码读 epoll 的文章,《深度揭秘 epoll 是如何实现 IO 多路复用的》。
第三,随意一点嘛
有的时候,意思对了就行,你看有的人会说,select,poll,epoll 这些函数都是同步的,IO 有就绪的时候才会返回,没有的时候会一直阻塞在那里直到有就绪的返回为止。
那照我刚刚说的,同步异步是描述调用者是否主动等待返回值,阻塞非阻塞才是描述函数本身要立即返回还是将线程挂起一会。那就不对了呀,怎么能说 select 这些函数是同步的呢?应该说他们是阻塞的呀。路走窄了呀兄弟,很多技术交流是没那么在乎这些细节的,意思对了就行。而且 select 这种函数确实是阻塞的,而且调用方是要关心人家的返回值,并且在后面的逻辑中用到的,那只能用同步方式调用啊。当然,关心返回结果,也可以异步调用,然后注册一个回调函数来关心返回后的逻辑,但人家 select 没提供回调函数注册的功能啊。哦当然,也可以通过像 Java 的 Future 这种方式异步获取返回值,但没必要啊。所以,当有人说 select 是同步函数,也没啥毛病,表达的意思对了就行。
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千言万语,总结成一句话就是,当你底层的细节达到了源码级的理解后,所有这些词你将不再纠结,也不再困惑,而且很多时候,知道意思对了就行,至于说阻塞非阻塞、同步异步,甚至是等待、挂起、让出,这些词也是表达的意思丢了就行,一切在源码面前,都不再是秘密。建议多读源码,少看垃圾博文。所以其实如果你老是困惑这几个词的区别,其实你缺乏的可能是对底层的一些系统了解。然后解决这个问题的唯一办法就是花时间把底下的东西搞清楚,搞得模模糊糊的地方就去抠源码,一点点抠就完事了,别怕耽误时间。你耽误的时间,在后面遇到问题的时候,都会给你找回来的。而且这个东西不能一口吃成个胖子,我以前就老想着一口吃个胖子,想尽快把一个大块问题看懂,但反而耽误时间,总是一遍遍从头看起。
后来就老实了,一点点看,看懂一点再看下一个点,发现会越来越快的。同时这个公众号也希望能一直保持,给大家讲最本质的东西,不浮于表面,我们一起努力吧!