同步/异步/阻塞/非阻塞/并发/并行

时间:2022-02-08 18:02:51

1. 概念

1.1 同步和异步

同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)
所谓同步,就是在发出一个调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。但是一旦调用返回,就得到返回值了。
换句话说,就是由调用者主动等待这个调用的结果。

而异步则是相反,调用在发出之后,这个调用就直接返回了,所以没有返回结果。换句话说,当一个异步过程调用发出后,调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后,被调用者通过状态、通知来通知调用者,或通过回调函数处理这个调用。

举个通俗的例子:
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书,如果是同步通信机制,书店老板会说,你稍等,”我查一下",然后开始查啊查,等查好了(可能是5秒,也可能是一天)告诉你结果(返回结果)。
而异步通信机制,书店老板直接告诉你我查一下啊,查好了打电话给你,然后直接挂电话了(不返回结果)。然后查好了,他会主动打电话给你。在这里老板通过“回电”这种方式来回调。

1.2 阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果(消息,返回值)时的状态.

阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前,该调用不会阻塞当前线程。

还是上面的例子:
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书,你如果是阻塞式调用,你会一直把自己“挂起”,直到得到这本书有没有的结果,如果是非阻塞式调用,你不管老板有没有告诉你,你自己先一边去玩了, 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果。
在这里阻塞与非阻塞与是否同步异步无关。跟老板通过什么方式回答你结果无关。

1.3 并发和并行

并发:当有多个线程在操作时,如果系统只有一个CPU,操作系统只能把CPU运行时间划分成若干个时间段,再将时间段分配给各个线程执行,在一个时间段的快速的切换不同的线程代码运行。(几件事可以换着做,但在某一时刻只能做一件事)

并行:当系统有多个CPU时,可以存在当一个CPU执行一个线程时,另一个CPU可以执行另一个线程,两个线程互不抢占CPU资源,可以同时进行。(可以同时做多件事)

举个例子:

小A吃饭吃到一半,电话来了,小A一直到吃完了以后才去接。既不支持并发也不支持并行

小A吃饭吃到一半,电话来了,小A停了下来接了电话,接完后继续吃饭。支持并发

小A吃饭吃到一半,电话来了,小A一边打电话一边吃饭。支持并行

2. 深入理解

2.1 同步阻塞

你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书,如果是同步阻塞,书店老板会说,你稍等,”我查一下",然后开始查啊查,等查好了(可能是5秒,也可能是一天)告诉你结果(返回结果)。而你在这期间只能眼巴巴举着电话等待结果,啥也干不了,直到电话那头返回结果。

同步:老板这种通知结果的方式(让你不要挂电话等待,相当于调用不返回)就是同步方式

阻塞:在等待结果期间你啥都干不了(相当于调用结果返回之前,当前线程会被挂起),就是阻塞

2.2 同步非阻塞

还是上面的例子,但是在等待结果的过程中你把手机开到免提放电脑旁边,然后启动了LOL,快乐的等待。

同步:老板这种通知结果的方式依然是同步方式

非阻塞:在等待结果期间你可以打LOL(相当于在不能立刻得到结果之前,该调用不会阻塞当前线程),即非阻塞

2.3 异步阻塞

如果书店老板直接告诉你我查一下啊,查好了打电话给你,然后直接挂电话了(不返回结果)。你在家里干等着(阻塞),然后查好了,他会主动打电话给你。

异步:老板说完直接挂电话了(相当于调用在发出之后,这个调用就直接返回了,没有返回结果),直到查到信息后再打电话通知你(通过回电回调)

阻塞:你在这期间干等着(进程的状态即为阻塞)

2.4 异步非阻塞

书店老板通知方式不变(异步),但是这期间你不用干等着,而是可以做别的事情(非阻塞)

3. 总结

总的来说,同步异步针对的是调用者和被调用者的消息通信机制,阻塞非阻塞是描述调用者调用期间的状态,并发并行是CPU的性质(支持并发或并行)