大家好，我是yes。

繼上一篇說(shuō)透I/O模型后，我們來(lái)談?wù)劸W(wǎng)絡(luò) I/O 經(jīng)常會(huì)伴隨的幾個(gè)容易令人混淆的概念：同步、異步、阻塞、非阻塞的區(qū)別。

這篇寫(xiě)完之后鋪墊就差不多了，之后就正式開(kāi)始 Netty 深度剖析了，敬請(qǐng)期待，嘻嘻。

話不多說(shuō)，發(fā)車！

同步&異步

同步和異步指的是：當(dāng)前線程是否需要等待方法調(diào)用執(zhí)行完畢。

比如你調(diào)用一個(gè)搬運(yùn)一百塊石頭的方法：

• 同步指的是調(diào)用這個(gè)方法，你的線程需要等待這一百塊石頭搬完，然后得到搬完了的結(jié)果，接著再繼續(xù)執(zhí)行剩下的代碼邏輯。

//同步方式

result?=?搬一百塊石頭();
//需等待搬完的結(jié)果，才能執(zhí)行下面的邏輯
if(result)?{
石頭搬完了發(fā)工資();
}
計(jì)算下一次搬石頭的任務(wù)()；

• 異步指的是調(diào)用這個(gè)方法，立馬就直接返回，不必等候這一百塊石頭還未搬完，可以立馬執(zhí)行后面的代碼邏輯，然后利用回調(diào)或者事件通知的方式得到石頭已經(jīng)搬完的結(jié)果。

//異步方式

搬一百塊石頭({
????//回調(diào)
?石頭搬完了發(fā)工資();
});
//不必等待石頭搬完，立馬執(zhí)行下面的邏輯
計(jì)算下一次搬石頭的任務(wù)()；

可以很直觀的看出，同步和異步就是調(diào)用方式的不同，這使得我們的編碼方式也有所不同。

在異步調(diào)用下的代碼邏輯相對(duì)而言不太直觀，需要借助回調(diào)或事件通知，這在復(fù)雜邏輯下對(duì)編碼能力的要求較高。而同步調(diào)用就是直來(lái)直去，等待執(zhí)行完畢然后拿到結(jié)果緊接著執(zhí)行下面的邏輯，對(duì)編碼能力的要求較低，也更不容易出錯(cuò)。

所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多方法它是異步調(diào)用的方式，但是最終的使用還是異步轉(zhuǎn)同步。

比如你向線程池提交一個(gè)任務(wù)，得到一個(gè) future，此時(shí)是異步的，然后你在緊接著在代碼里調(diào)用 future.get()，那就變成等待這個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成，這就是所謂的異步轉(zhuǎn)同步，像 Dubbo RPC 調(diào)用同步得到返回結(jié)果就是這樣實(shí)現(xiàn)的。

阻塞&非阻塞

阻塞和非阻塞指的是：當(dāng)前接口數(shù)據(jù)還未準(zhǔn)備就緒時(shí)，線程是否被阻塞掛起。

何為阻塞掛起？就是當(dāng)前線程還處于 CPU 時(shí)間片當(dāng)中，調(diào)用了阻塞的方法，由于數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備就緒，則時(shí)間片還未到就讓出 CPU。

所以阻塞和同步看起來(lái)都是等，但是本質(zhì)上它們不一樣，同步的時(shí)候可沒(méi)有讓出 CPU。

而非阻塞就是當(dāng)前接口數(shù)據(jù)還未準(zhǔn)備就緒時(shí)，線程不會(huì)被阻塞掛起，可以不斷輪詢請(qǐng)求接口，看看數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。

至此我們可以得到一個(gè)結(jié)論：

• 同步&異步指：當(dāng)數(shù)據(jù)還未處理完成時(shí)，代碼的邏輯處理方式不同。
• 阻塞&非阻塞指：當(dāng)數(shù)據(jù)還未處理完成時(shí)(未就緒)，線程的狀態(tài)。

所以同步&異步其實(shí)是處于框架這種高層次維度來(lái)看待的，而阻塞&非阻塞往往針對(duì)底層的系統(tǒng)調(diào)用方面來(lái)抉擇，也就是說(shuō)兩者是從不同維度來(lái)考慮的。

再結(jié)合 I/O 來(lái)看

前提：程序和硬件之間隔了個(gè)操作系統(tǒng)，而為了安全考慮，Linux 系統(tǒng)分了：用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)

在這個(gè)前提下，我們?cè)倜鞔_ I/O 操作有兩個(gè)步驟：

1. 發(fā)起 I/O 請(qǐng)求
2. 實(shí)際 I/O 讀寫(xiě)，即數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩存拷貝到用戶空間

阻塞 I/O 和非阻塞 I/O。按照上文，其實(shí)指的就是用戶線程是否被阻塞，這里指代的步驟1（發(fā)起I/O請(qǐng)求）。

• 阻塞 I/O，指用戶線程發(fā)起 I/O 請(qǐng)求的時(shí)候，如果數(shù)據(jù)還未準(zhǔn)備就緒（例如暫無(wú)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收），就會(huì)阻塞當(dāng)前線程，讓出 CPU。
• 非阻塞 I/O，指用戶線程發(fā)起 I/O 請(qǐng)求的時(shí)候，如果數(shù)據(jù)還未準(zhǔn)備就緒（例如暫無(wú)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收），也不會(huì)阻塞當(dāng)前線程，可以繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的任務(wù)。

可以發(fā)現(xiàn)，這里的阻塞和非阻塞其實(shí)是指用戶線程是否會(huì)被阻塞。

同步 I/O 和異步 I/O。按照上文，我們可以得知這就是根據(jù) I/O 響應(yīng)方式不同而劃分的。

• 同步 I/O，指用戶線程發(fā)起 I/O 請(qǐng)求的時(shí)候，數(shù)據(jù)是有的，那么將進(jìn)行步驟2（實(shí)際 I/O 讀寫(xiě)，即數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩存拷貝到用戶空間），這個(gè)過(guò)程用戶線程是要等待著拷貝完成。
• 異步 I/O，指用戶線程發(fā)起 I/O 請(qǐng)求的時(shí)候，數(shù)據(jù)是有的，那么將進(jìn)行步驟2（實(shí)際 I/O 讀寫(xiě)，即數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩存拷貝到用戶空間），拷貝的過(guò)程中不需要用戶線程等待，用戶線程可以去執(zhí)行其它邏輯，等內(nèi)核將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間后，用戶線程會(huì)得到一個(gè)“通知”。

再仔細(xì)思考下，在 I/O 場(chǎng)景下同步和異步說(shuō)的其實(shí)是內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榭截惖膱?zhí)行者是內(nèi)核，一種是同步將數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間，用戶線程是需要等著的。一個(gè)是通過(guò)異步的方式，用戶線程不用等，在拷貝完之后，內(nèi)核會(huì)調(diào)用指定的回調(diào)函數(shù)。

如果不理解上面，就只需記住：

• 同步I/O：指的是用戶線程會(huì)需要等待步驟 2 執(zhí)行完畢。
• 異步I/O：指的是用戶線程不需要等待步驟 2 執(zhí)行。

好了，如果以上的概念你都已經(jīng)理解了的話，那么平日里我們所說(shuō)的同步阻塞I/O，同步非阻塞I/O等其實(shí)就是把上面的兩個(gè)步驟合起來(lái)看，應(yīng)該不難理解。

我再簡(jiǎn)單的總結(jié)一下，關(guān)于 I/O 的阻塞、非阻塞、同步、異步：

• 阻塞和非阻塞指的是發(fā)起 I/O 請(qǐng)求后，用戶線程狀態(tài)的不同，阻塞I/O在數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備就緒的時(shí)候會(huì)阻塞當(dāng)前用戶線程，而非阻塞 I/O 會(huì)立馬返回一個(gè)錯(cuò)誤，不會(huì)阻塞當(dāng)前用戶線程。
• 同步和異步是指，內(nèi)核的 I/O 拷貝實(shí)現(xiàn)，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒后，需要將內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)拷貝至用戶空間，如果是同步 I/O 那么用戶線程會(huì)等待拷貝的完成，而異步 I/O則這個(gè)拷貝過(guò)程用戶線程該干嘛可以去干嗎，當(dāng)內(nèi)核拷貝完畢之后會(huì)“通知”用戶線程。

最后

要注意，不同場(chǎng)景下同一個(gè)名詞意義可能不同。我這篇關(guān)于同步、異步、阻塞、非阻塞這幾個(gè)概念是基于 I/O 場(chǎng)景下講的。

個(gè)人能力有限，不知道有沒(méi)有講清楚，如有疑問(wèn)可以留言區(qū)哈。