同步和异步与阻塞和非阻塞

孤街醉人 提交于 2020-03-28 03:52:37

同步(synchronous):所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。按照这个定义,其实绝大多数函数都是同步调用(例如sin, isdigit等)。但是一般而言,我们在说同步、异步的时候,特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务。最常见的例子就是SendMessage(JAMBOL注:PostMessage是异步机制)。该函数发送一个消息给某个窗口,在对方处理完消息之前,这个函数不返回。当对方处理完毕以后,该函数才把消息处理函数所返回的LRESULT值返回给调用者。

异步(asynchronous):异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。以CAsycSocket类为例(注意,CSocket从CAsyncSocket派生,但是起功能已经由异步转化为同步),当一个客户端通过调用Connect函数发出一个连接请求后,调用者线程立刻可以朝下运行。当连接真正建立起来以后,socket底层会发送一个消息通知该对象。这里提到执行部件和调用者通过三种途径返回结果:状态、通知和回调。可以使用哪一种依赖于执行部件的实现,除非执行部件提供多种选择,否则不受调用者控制。如果执行部件用状态来通知,那么调用者就需要每隔一定时间检查一次,效率就很低(有些初学多线程编程的人,总喜欢用一个循环去检查某个变量的值,这其实是一种很严重的错误)。如果是使用通知的方式,效率则很高,因为执行部件几乎不需要做额外的操作。至于回调函数,其实和通知没太多区别。

阻塞(block):阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。函数只有在得到结果之后才会返回。
有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来,实际上他是不同的。对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的,只是从逻辑上当前函数没有返回而已。例如,我们在CSocket中调用Receive函数,如果缓冲区中没有数据,这个函数就会一直等待,直到有数据才返回。而此时,当前线程还会继续处理各种各样的消息。如果主窗口和调用函数在同一个线程中,除非你在特殊的界面操作函数中调用,其实主界面还是应该可以刷新。socket接收数据的另外一个函数recv则是一个阻塞调用的例子。当socket工作在阻塞模式的时候,如果没有数据的情况下调用该函数,则当前线程就会被挂起,直到有数据为止。

非阻塞(non-block):非阻塞和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而会立刻返回。对象的阻塞模式和阻塞函数调用对象是否处于阻塞模式和函数是不是阻塞调用有很强的相关性,但是并不是一一对应的。阻塞对象上可以有非阻塞的调用方式,我们可以通过一定的API去轮询状态,在适当的时候调用阻塞函数,就可以避免阻塞。而对于非阻塞对象,调用特殊的函数也可以进入阻塞调用。函数select就是这样的一个例子。

同步(synchronous)和异步(asynchronous)其实是针对消息的发送和接受的次序而言的(在通信中就是消息的发送和接收,在IO中就是数据的读和写)。同步的意思就是消息的发送和接收是有序的,即接收和发送第二个包一定在第一个包之后第三个包之前,而不是乱序。异步的意思就是消息的发送和接收是可以乱序的,第一个包没发完可以直接发第二个包。

至于阻塞(block)和非阻塞(non-block)其实描述的是进程或线程进行等待时的一种方式。阻塞的意思是等待时进程或线程需要挂起,而非阻塞则是等待时线程或进程不需要被挂起,不影响线程的执行,这时线程或进程可以继续处理其它事物,不因为这个等待而受到影响(当然它仍然在等待这个消息,只不过可能会在线程或进程执行周期的某一个地方去查看消息的通知,而不是立即在原地等待)。

举个例子,两个人之间发短信,最简单的就是同步阻塞的方式,一个人发短信,然后啥也不干地等在手机前面,直到对方回信,接下来才发第二条短信(这时也确认了第一条短信已发到)。而同步非阻塞方式也就是大家常用的方式,则是发出去消息,然后去干别的事,(体现了非阻塞)等对方回短信之后(相当于确认了第一条短信已收到,并且有后续数据过来),再发第二条短信(体现了同步)。异步阻塞的方式,则是一口气发出几十条短信(由于中国移动并不保证发出短信的先后顺序,可能导致对方收到短信的顺序和发出去时不一致,这就体现了异步的概念,而且理论上发信的顺序也可以是乱的),发完之后就啥也不干,等对方一条一条的回信(这体现了阻塞的概念)。而如果在一口气发出几十条短信后没有傻傻的等待,而是去别的地方玩去了,对方的回信到一条读一条,则就变成异步非阻塞的方式了。

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