IO中同步、异步与阻塞、非阻塞的区别

关键字:同步(synchronous), 异步(asynchronous), 阻塞(blocking), 非阻塞(non-blocking)。

最近做了不少网页端AJAX请求与Android客户端多线程异步请求的工作,因项目周期紧,并未花太多的时间深入学习。这段时间通过查询资料,对这一部分的原理好好地吸收一下。对于IO而言,大体分为两类四个:同步/异步; 阻塞/非阻塞。那么这四个词到底作何解释?很多时候我们会看见这些词出现在文章中,而且同步-阻塞、异步-非阻塞很容易被别人混淆。

同步:发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。

异步:当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调通知调用者。AJAX请求,就是典型的异步请求应用。

阻塞:阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起,函数只有在得到结果之后才会返回。

非阻塞:指在不能立即得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而立刻返回。

,左图所示,为典型的

同步阻塞I/O模型

,当系统调用read函数时,首先阻塞并对内核进行上下文切换,然后触发读操作,当读取完毕并响应返回(read response),数据就被移动到用户空间的缓冲区中,然后应用程序会解除阻塞。

同步非阻塞IO,如下图所示,非阻塞的实现是I/O命令可能并不会立即满足,需要应用程序调用许多次来等待操作完成,这种方式可能导到系统的整体I/O吞吐量不高,下图中,系统在执行read函数时,期间进行了多次忙碌等待,直到数据整体读取完毕为止。因为这里面没有通知机制,因此调用整体需要read函数完成,因此称为同步。

异步阻塞IO, 上面提过,异步IO的核心是通知机制,下图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,然后使用阻塞select系统调用来确定一个I/O描述符何时有操作。使 select 调用非常有趣的是它可以用来为多个描述符提供通知,而不仅仅为一个描述符提供通知。对于每个提示符来说,我们可以请求这个描述符可以写数据、有读数据可用以及是否发生错误的通知。(虽然异步执行,但仍然会发生阻塞,等待通知,自己执行)

异步非阻塞IO,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。读请求会立即返回,说明read请求已经成功发起了。在后台完成读操作时,应用程序然后会执行其他处理操作。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这次I/O处理过程。(read请求为非阻塞的,但异步通知方式上采用了回调函数机制,无需应用程序再去处理)

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