同步异步,阻塞与非阻塞

小刘要学习 · · 934 次点击 · · 开始浏览    
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导言

最近在研究Mosn的IO模型的时候涉及到了netpoll这种经典的golang模型,最终暴露粗goroutine-per-connection的开发模式供开发者使用,而goroutine-per-connection又是基于I/O多路复用和goroutine构建的高性能原生网络模型。在研究I/O多路复用时,《UNIX网络编程》中,归纳总结了五种I/O模型,包括同步异步I/O:

  • 阻塞 I/O (Blocking I/O)
  • 非阻塞 I/O (Nonblocking I/O)
  • I/O 多路复用 (I/O multiplexing)
  • 信号驱动 I/O (Signal driven I/O)
  • 异步 I/O (Asynchronous I/O)
    因此,在研究I/O多路复用之前,先去明确下之前一直模糊的同步异步阻塞与非阻塞概念。

0. 消息通知

当一个同步调用发出后,调用者要一直等待返回消息(结果)通知后,才进行后续逻辑的处理。当一个异步调用发出后,调用者无法立刻得到返回信息,需要被调用者在完成后,通过状态、通知或回调来通知调用者。

1. 同步异步

1.1 判断标准

  • 所谓同步就是一个任务的完成需要依赖另外一个任务时,只有等待被依赖的任务完成后,依赖的任务才能算完成,这是一种可靠的任务序列。
  • 所谓异步是不需要等待被依赖的任务完成,只是通知被依赖的任务要完成什么工作,依赖的任务也立即执行,只要自己完成了整个任务就算完成了。

同步异步关注的是消息通信机制,同步的消息通信是调用者主动等待调用结果的返回,异步是指调用者不等待被调用者的处理结果,等到被调用者有了结果之后再通过状态,通知或者回调来启动调用者获取结果的后续逻辑操作。

2. 阻塞与非阻塞

2.1 判断标准

阻塞调用是指调用结果返回之前,发起调用的进程会被挂起。非阻塞调用是指,即使调用结果没有返回,调用进程也可以处理其他消息。

阻塞与非阻塞关注的是,程序在等待调用结果时的状态(是否被挂起)

2.2 同步与阻塞的区别

  • 同步调用时,调用进程可能还是可以激活的,也可以处理其他消息,只不过根据定义,这个任务还没做完,他要继续主动去确认一些状态来判断这次调用任务是否完成,因此如果调用进程同时去做了一些事情(调用另外一个函数(进程)),要么他就需要在这两者的逻辑处理中互相切换。

因此,

  • 如果这个线程在等待当前函数返回时,仍在执行其他消息处理,那这种情况就叫做同步非阻塞;
  • 如果这个线程在等待当前函数返回时,没有执行其他消息处理,而是处于挂起等待状态,那这种情况就叫做同步阻塞
  • 对于阻塞调用来说,调用进程会被挂起等待被调用进程(函数)返回

2.3 阻塞与非阻塞性能对比

非阻塞(当其不能立刻得到结果之前,被调用函数(进程)不会阻塞当前进程),因此非阻塞可以提高CPU的使用效率,但是也增加了时间成本:线程切换时间增加,因此做设计的时候需要做balance。

3. 同步/异步 & 阻塞/非阻塞

通过Lucifer下载软件来举例调用方式,如下

3.1 同步阻塞

进程A同步阻塞式调用进程B,A被挂起,等待B的返回结果继续进行后续逻辑。

Lucifer启动下载后,盯着下载进度条不做其他任何事(挂起不做其他事情,阻塞)直到下载完成(等待结果,同步)。

3.2 同步非阻塞

进程A调用进程B,A此时可以接收处理其他消息,但是关于调用B的后续逻辑,需要等待B的返回结果。

Lucifer启动下载后,打开steam玩Ark了(可以做其他事情)时不时回来切屏出来看下下载进度(调用者等待调用结果,同步)

3.3 异步阻塞

进程A调用进程B,B完成后回去通知A(体现异步),但是A被挂起,等待B的处理结果直到B有返回。

Lucifer启动下载后,盯着进度条不做其他任何事(挂起不做其他任何事,阻塞),当下载完成之后下载软件会发出“叮”的一声并弹窗告知Lucifer已下载完成(被调用方完成任务后主动通知)。

3.4 异步非阻塞

效率更高,A调用B, A调用完成后继续处理后续逻辑,当B处理完成任务后会将处理结果通过通知或回调的方式告知A。

Lucifer启动下载后,打开steam去玩Ark了(调用发起者发起调用后可以去做其他事),当下载完成之后下载软件会发出“叮”的一声并弹窗高速Lucifer下载已完成(被调用方完成任务后主动通知)。


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本文来自:简书

感谢作者:小刘要学习

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