冒著被女朋友打的風(fēng)險(xiǎn)，帶你了解阻塞、非阻塞、同步、異步

看電影

終于周末了，今天天氣真好呀，聽(tīng)說(shuō)《阿凡達(dá)》重新上映了！我們趕緊去看吧！

當(dāng)女朋友同意去看電影了，你穿好鞋收拾好了，女朋友突然說(shuō)等等我收拾下！一個(gè)漫長(zhǎng)的等待將要開(kāi)始了，洗澡、補(bǔ)水、防曬...... 若干年后..... 。你啥也不敢，干巴巴的看著她一點(diǎn)點(diǎn)的化妝，當(dāng)收拾好了打車到電影院天色已經(jīng)見(jiàn)晚！

女友要收拾打扮的時(shí)候，你在旁邊啥也不干等待著她收拾，直到她收拾完一起出發(fā)，這個(gè)過(guò)程就是同步。

幾周后.......

哎哎哎！聽(tīng)說(shuō)《哥斯拉大戰(zhàn)金剛》上映啦！同事說(shuō)很好看哎，我們一起去看吧！

當(dāng)女朋友同意要去看的時(shí)候，突然想起來(lái)上次看電影前漫長(zhǎng)的等待，不僅陷入了長(zhǎng)思......

不能在那干等啊！對(duì)頭！LOL 排位賽我怎么忘了呢！這個(gè)時(shí)間我還能打幾百把游戲呢！

聰明的你在女朋友收拾的過(guò)程中不在死等啥也不干，而是去打游戲了，當(dāng)你女朋友收拾完后通知你出發(fā)。這就是異步 。

通過(guò)上面的看電影不難看出，在第二次看電影前等女朋友收拾的過(guò)程中你在打游戲，打游戲和收拾兩件事在同時(shí)發(fā)生，不需要雙方互相等待，這就是異步為什么比同步高效。

上述的同步和異步是線程間調(diào)用，是調(diào)用者和被調(diào)用者之間協(xié)同工作的方式。

同步是調(diào)用方等待被調(diào)用方執(zhí)行完成后再執(zhí)行；

異步是兩方一起干，被調(diào)用者完成后通知調(diào)用者即可。

打電話

上次等女朋友看電影，她生氣我等她沒(méi)有耐心，這不打電話問(wèn)問(wèn)小松怎么哄女朋友！

小松女朋友接的，小松好像在忙，我就等了一會(huì)， 直到他接到電話詢問(wèn)他怎么辦！這種一直等待的方式屬于阻塞IO。

1、讓小松接電話：調(diào)用 read()  函數(shù)讀取數(shù)據(jù)，沒(méi)有數(shù)據(jù)就一直等待，用戶線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

2、老王，剛才忙，找我什么事?:  數(shù)據(jù)就緒后，內(nèi)核將數(shù)據(jù)拷貝到用戶線程，用戶此時(shí)解除阻塞狀態(tài)。

信號(hào)不好，電話突然中斷.......

再打過(guò)去他又不在，我沒(méi)有和上次一樣一直等待，而是掛斷了去忙其他事情了，過(guò)了一會(huì)再打，又不在， 再打，又不在......  打了很多遍終于接通了，這種方式屬于非阻塞IO。

1、讓小松接電話：調(diào)用 read(設(shè)置為非阻塞）, 無(wú)數(shù)據(jù)，立即返回；

2、讓小松接電話：調(diào)用read(設(shè)置為非阻塞）, 無(wú)數(shù)據(jù)，立即返回；

3、 .......

4、老王，剛才忙，找我什么事?：內(nèi)核數(shù)據(jù)就緒，內(nèi)核將數(shù)據(jù)拷貝到用戶線程。

可見(jiàn)，這種非阻塞一般是在一個(gè) while 循環(huán)中不斷調(diào)用 read， 如果數(shù)據(jù)未就緒，用戶線程將處于忙輪詢，CPU 使用率會(huì)很高。

買禮物

詢問(wèn)小松后，給女朋友準(zhǔn)備了兩份小驚奇！

快遞遲遲不到，要不打電話問(wèn)問(wèn)快遞員！

我打電話快遞員說(shuō)還沒(méi)有到，到了會(huì)通知我，我就接著干我的事情去了。快遞小哥等待了一會(huì)后，快遞到達(dá)菜鳥(niǎo)驛站了，收到快遞小哥的電話后，我馬不停蹄的去取快遞，最終快遞被我扛回了家。這就是所謂的同步IO。

reactor模型：

1、打電話詢問(wèn)快遞是否到了 ：即調(diào)用 epoll/poll/select 函數(shù)；

2、親，您的快遞到來(lái)，到菜鳥(niǎo)驛站提取：即 epoll 函數(shù)返回，通知你某個(gè) fd 上面有數(shù)據(jù)到來(lái)；

3、麻溜的去取快遞：即調(diào)用 read 函數(shù)從內(nèi)核讀取數(shù)據(jù)，此時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)一定存在；

注意：同步 IO 的特點(diǎn)是：第三步時(shí)候主動(dòng)調(diào)用 read 時(shí)候，需要從內(nèi)核 copy 數(shù)據(jù)到用戶態(tài)，這個(gè)過(guò)程用戶態(tài)是需要等待的，即 reactor 是屬于同步IO。

還有一個(gè)禮物沒(méi)到呢！打電話詢問(wèn)快遞小哥，也沒(méi)有到，然后我就去洗衣服去了。過(guò)了一會(huì)快遞到達(dá)菜鳥(niǎo)驛站后快遞小哥直接將快遞搬到了我的家門口，然后通知我快遞到了。這就是異步IO。

proactor模型：

1、打帶你詢問(wèn)快遞是否到了：調(diào)用 aio_read(buf)， 并傳遞一個(gè)用戶讀取緩沖區(qū)，立即返回。

2、親，你的快遞已經(jīng)到了：signal/callback 的方式通知你，內(nèi)核已經(jīng)將數(shù)據(jù)從拷貝到了你傳遞進(jìn)來(lái)的 buf 中了。您可以直接使用了。不需要去等待。

總結(jié)

        異步 IO 和同步 IO 的關(guān)鍵點(diǎn)在于：用戶進(jìn)程是否需要等待把數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間。和阻塞非阻塞沒(méi)關(guān)系。只要用戶進(jìn)程等待數(shù)據(jù)拷貝就是同步。

        阻塞和非阻塞關(guān)鍵點(diǎn)在于：阻塞和非阻塞都有等待數(shù)據(jù)拷貝過(guò)程。不過(guò)非阻塞IO 不會(huì)再?zèng)]有數(shù)據(jù)時(shí)傻等。