搞不清楚同步，阻塞，异步，非阻塞这些概念

[pythonee]

同步，阻塞，异步，非阻塞，这几个概念实在是容易把人搞乱，查了很多资料，发现线程中的阻塞/非阻塞和IO中的概念还有点不一样，这又让人更加混乱了。

现在，我只想搞清楚这几个概念在IO中的含义与实例，在理解这些概念的时候，没有实例，实在是有点难弄清楚。另外，java中的nio到底是异步非阻塞还是同步非阻塞啊，我见到了两种说法。我想，弄清楚上面那些概念后，这个答案也自然出来了。

另外，有没有同步非阻塞或异步阻塞模型的实际用例啊

[gamexg]

阻塞就是指这个操作在完成前被调用函数不会返回，会把当前线程一直阻塞在那里。
非阻塞就是不管进行的操作的完成情况，被调用函数立刻返回，当前线程继续执行下一步。
同步一般可以理解为实际的操作是在当前线程执行的，异步一般指被调用函数内部建立了(也可能使用已存在的)一个新的线程来执行实际的操作，而不是当前线程。

[denger]

异步/同步：比如 Email 的场景就是异步的，当你发送邮件后，成功与否你无法马上得到响应(比如出现 to address 不存在时)，但它此时并没有阻塞(异步非阻塞)，所以异步的本质是，当消息发送到对方没有立即得到期待的回应。 反而 HTTP 就是就是同步的，发送请求，并等待对方(server)马上得到回应，当然此时该 thread 处于阻塞的状态(同步阻塞)。

阻塞/非阻塞：阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步，发起IO请求是否会被阻塞(如线程是否被挂起)，如果阻塞直到完成那么就是传统的阻塞IO，如果不阻塞，那么就是非阻塞IO。

再说说以上两者的关系，异步IO的通常都是非阻塞IO的，但是非阻塞IO并不一定就是异步IO，所以不存在 "异步阻塞" 的说法。另外，阻塞IO肯定也是同步IO，反之，则不一定。

关于Java，准确的说，同步阻塞是 BIO；同步非阻塞是 NIO；异步非阻塞是 AIO。可能有些人会说 NIO 是阻塞的，其主要原因我想是因为 Epoll，因为 Java 在 Linux 下是基于它实现，而 Epoll 的IO处理仍然会存在 wait 的过程，所以 Epoll 是阻塞的。(参考: http://stackoverflow.com/questions/7209057 )。 关于 Java NIO 可以参考：http://tutorials.jenkov.com/java-nio/nio-vs-io.html

[BOYPT]

这些概念都是从现实当中抽象出来的啊，举例子：

同步：必须先吃完饭，再洗碗。

阻塞：你请了个专门负责洗碗的工人，他一天到碗就等着洗碗，你吃饭的时候，碗被你拿着，洗碗工人就被阻塞了，必须等待，等到你吃完饭这个过程完成同步后，才开始洗碗。

异步：那样的工人太懒了，怎么可能只洗碗呢，你吃饭的时候他不能洗碗，但是能擦窗啊，所以虽然洗碗这个工作被阻塞了，但是工人还在做其他不需要等待你吃完饭的工作，这是异步。

非阻塞：因为洗碗这个过程必须要先获得碗，所以洗碗是不能是非阻塞的，但是工人可以随时问：“楼主你吃完饭了嘛”，你必须随时回答，这样的过程是非阻塞的。

可见，阻塞与否是跟“碗”有关的，同/异步是跟工人有关的，在不同的对象角度就有不同的状态表达。

[denger]

再补充：
POSIX IO模型分布主要有，blocking IO，Non-blocking IO, IO multiplexing, signal driven IO, asynchronous IO. 前四种都是同步IO，只有最后一种为异步IO；

通常同步IO与异步IO的主要区别在于：是否会阻塞请求；那么为什么 Non-Blocking IO 是既然字面意思是 非阻塞IO 而却是同步的呢？ 主要在于 Non-Blocking IO 并非完全的不阻塞(IO请求分为两个阶段)，而是在数据准备阶段不阻塞，数据拷贝阶段阻塞(参考 Epoll 原理)；

注：以上为个人的一些理解！仅供参考。

[sillyousu]

Unix Network Programming（Unix 网络编程）的第一卷的第六章的第二节。

[luoqeng]

同步，異步，是目的。阻塞，非阻塞是實現方式。

注：以上为个人的一些理解！仅供参考。

[pythonee]

@denger
@sillyousu

确实，读了之后清楚了

[pythonee]

@denger 另外，我建议，还是不要把NIO叫作同步非阻塞IO，直接就叫IO复用是最合理的，同步非阻塞不准确且容易让我们这些初学者误会

[pythonee]

@denger
@sillyousu
@BOYPT

我还想问问各位，非阻塞IO中，去询问系统数据准备好没好，是不是对开发者透明的？还是需要应用自己去询问，另外，询问过程中，应用有没有让出cpu

[BOYPT]

@pythonee 非阻塞IO一般是不需要询问的，比如linux中打开了async的fd，read操作不管有没有数据都会马上返回，没数据就返回空值，不存在让出cpu的情况。

[pythonee]

@BOYPT

不对吧，应用在内核还未准备好数据的时候，是要不断询问的，当然，内核也是果断返回错误的，就像你说的，不断询问“楼主你吃完了吗？” 这样的问题

另外，java中把socket设置non-block就这句话

SocketChannel.configureBlocking(false)

我理解这句话就是通过非阻塞去读取，貌似应用就没有做什么了

[heroicYang]

@luoqeng 反了吧？阻塞、非阻塞是目的，同步、异步是实现。

[sillyousu]

>应用在内核还未准备好数据的时候，是要不断询问的

用户进程去可以不断询问一个 non-blocking socket，但是一般不这么做，这样效率很低。

假如只有一个 socket 需要处理，直接 用阻塞 socket 或者 用阻塞 socket + 多线程。好像怎么都很好办。

个人觉得：非阻塞 I/O 一般在处理多个 socket + 很多数据的时候比较好用。
非阻塞 I/O 一般和 I/O 复用 （例如 select） 联合在一起使用。

还是 UNP ，第一卷的十六章，那里讲了非阻塞 I/O 的几种用法。

我搬运一点点，用来说一下 非阻塞 I/O 对 阻塞 I/O 的优势：

blocking socket 用 connect 发起连接，
TCP 需要连接需要等peer发回ack，所以这是会阻塞的。
如果用 non-blocking socket 那么虽然 TCP 连接尚未真正建立起来，但 connect 立即返回，
用户进程需要建立多个连接的时候就会比较有用。

再有是，通过 select 选择出来一个可以写的 socket ，
往这个 socket 做写入操作，如果这是 blocking socket 而且缓冲区剩余空间不够的话就会阻塞。

如果是 non-blocking socket 那么会有多少缓冲空间就写多少，而不会停下来等。

[BOYPT]

@pythonee 不断询问是一个直接方式，但是实际上效率都太低了；最传统的select模型里面就是，注册了一系列读写fd，然后阻塞在一个accept请求上（可设置超时），只要fd们可读/可写，就返回。传统的模式就是开一个线程专门做这个事情。

SocketChannel.configureBlocking(false)

就是把socket设置成非阻塞模式，实际上究竟是否读写成功，按照具体的返回值判断。

[fangzhzh]

两篇文章: 各种io模型, 有图有真相. 撸主不要说是csdn的,或者cppblog看不上眼, 看一看,内容很不错

再谈select, iocp, epoll,kqueue及各种I/O复用机制: http://blog.csdn.net/shallwake/article/details/5265287

[翻译] 两种高性能I/O设计模式(Reactor/Proactor)的比较: http://www.cppblog.com/pansunyou/archive/2011/01/26/io_design_patterns.html

[pythonee]

@sillyousu
@BOYPT

我现在都要考虑是否开一个新帖来讨论了，据两位的回答

SocketChannel.configureBlocking(false)

这句话都是立即返回，那么这里的"非阻塞"就和上面的IO模型中的非阻塞不是同一个概念了，那么为何可以做到 “有多少写多少”，那我觉得这种读写适合所有IO模型啊，为何仅仅在IO复用模型中被广泛使用

[pythonee]

@fangzhzh 怎么会看不上，上面可是很多大牛的文章呢

[pythonee]

@BOYPT
@sillyousu

或者说，如果我改成

SocketChannel.configureBlocking(true)

那么，对IO复用模型有什么很大的影响吗？这样IO loop会慢下来？

另外，回到非阻塞"有多少写多少"那个问题，我调用了write(buffer)后，如果内核没有足够的空间，或是buffer = fd.read()，这时应用空间没有足够大的buffer，那么按非阻塞的情况，那么是有多少写多少，有多少读多少，那么剩下的咋弄呢，下次select中了再读再写？

[sillyousu]

@pythonee
>那我觉得这种读写适合所有IO模型啊，为何仅仅在IO复用模型中被广泛使用

我想大概是因为非阻塞 I/O 一般用来处理大量数据和*很多* socket 的时候比较有效。
而大量 socket 决定了要使用 I/O 复用。

>SocketChannel.configureBlocking(true)
>那么，对IO复用模型有什么很大的影响吗？这样IO loop会慢下来？
这要看情景。UNP 上面的一个 benchmark 显示：使用非阻塞I/O 比使用阻塞I/O 快了一倍左右。

>另外，回到非阻塞"有多少写多少"那个问题，我调用了write(buffer)后，如果内核没有足够的空
>间，或是buffer = fd.read()，这时应用空间没有足够大的buffer，那么按非阻塞的情况，那么
>是有多少写多少，有多少读多少，那么剩下的咋弄呢，下次select中了再读再写？

是的。要自己维护一个缓冲区，剩下的下次在写。

[pythonee]

@sillyousu

SocketChannel.configureBlocking(false)

这个非阻塞socket可以说是那个UNP中的非阻塞IO模型吗？总感觉你们说的是，但是需要确认一下