文章目錄
- 前言
- 阻塞與非阻塞
- 同步與異步
- 復雜的網絡IO
- 真正的異步IO
- IO分類與示例
- 總結
前言
這幾個名詞在程序開發時經常聽到，但是突然問起來各個詞的含義一時間還真是說不清楚，貌似這幾個詞都是翻譯過來的，每個人的解釋都不太一樣，我對這幾個詞的理解也不是一成不變的，隨著開發經驗的積累，漸漸有了自己的記憶方式，所以總結一下，不一定準確，有問題可以一起聊一聊。
先說說我的結論：阻塞與非阻塞是指等待執行結果時的狀態，同步與異步是指獲取執行結果的方式，讀起來有點繞口，聽起來也迷迷糊糊的，沒關系，我們用具體的例子來說明應該就容易理解了。
阻塞與非阻塞
先說說『阻塞與非阻塞是指等待執行結果時的狀態』這一句，是說在執行某個操作或者某個函數時，在沒有拿到我們想要的結果時，我們的狀態是怎樣的，如果是一直等就是【阻塞】的，如果發現沒有結果就去做別的事情了就是【非阻塞】的。
以常見的網絡IO為例，服務器對客戶端連接的socket調用read函數，試圖獲取客戶端發送的請求數據，但是客戶端并不總是有數據發送過來，所以想要獲得數據我可以采用【阻塞】方式一直等，也可以采用【非阻塞】方式，在發現此時沒有數據時就先去干別的事，一會再來看看。
同步與異步
再來說說『同步與異步是指獲取執行結果的方式』這一句，以游戲中的常見升級發獎為例，可以主動調用升級函數，在執行完成后返回升級的結果，然后根據結果來發獎勵，也就是【同步】寫法，也可以注冊一個監聽等級變化的回調函數，注冊完我就不管了，當升級時會將升級的結果通過回調函數傳回來，這就是【異步】處理方式。
復雜的網絡IO
為什么同步和異步沒有用網絡IO來舉例呢？因為網絡IO這里的情況更加復雜，雖然你注冊了回調函數，但它很可能是個同步IO，究竟怎么回事，一起來看看。
我們知道要想從IO讀取數據，需要經歷「內核數據準備好」和「數據從內核態拷貝到用戶態」兩個過程，還是以read函數為例，如果設置為阻塞模式，相當于read函數等待了「內核數據準備好」和「數據從內核態拷貝到用戶態」兩個過程，然后取到IO數據，如果設置成非阻塞模式，當內核數據沒準備好會直接返回，也就是不會等待第一個過程，但是當數據準備好時，會直接等待第二個過程完成后，將結果數據返回。
所以無論是否阻塞，我們都等待了第二個階段，等著它執行完成后獲取結果，所以這兩種都是同步IO。
那作為IO多路復用里的“一哥”epoll也是同步IO嗎？是的！那封裝了select/poll/epoll的libevent可是用了Reactor模式，支持事件回調，它也是同步IO嗎？是的！
真正的異步IO
有點驚呆了不是嗎？那究竟什么是異步IO呢？還真有！Windows 里實現了一套完整的支持 socket 的異步編程接口 IOCP，而 Linux 是在 2019 年 5.1 版本 內核首次引入的高性能異步I/O 框架 io_uring，我確實都沒用過，感興趣的可以試一下
是否是異步IO就看「數據從內核態拷貝到用戶態」這個過程需不需要等待，如果需要邏輯層自己等待這個過程取數據就是同步IO，如果這個過程都不用等，調用回調函數時已經把內核態的數據拷貝出來，并且通過回調將數據進行了回傳，這就是異步IO。
IO分類與示例
所以總結下來一共有這么幾種：同步阻塞IO，同步非阻塞IO，異步IO，為啥不區分異步阻塞IO和異步非阻塞IO呢？你在阻塞時搞個異步試試，辦不到吧，所以異步只能與非阻塞搭配，也就習慣只寫異步IO了。
一頓理論講下來可能還是比較抽象，那我們再舉個日常生活中的例子，比如中午買飯的過程：
同步阻塞IO就好像，你去食堂吃面條，但是你去這一鍋面條還沒煮好，然后你就一直在那里等啊等，等了一段時間終于做好了（數據準備的過程），但是你還得繼續等工作人員把面條（內核空間）打到你的餐盤里（用戶空間），才能找個桌子開始吃飯。
同步非阻塞IO就好像，你又去食堂吃飯，問大叔飯做好了沒有，告訴你沒有你就離開了，過了一會，你又來飯堂問大叔飯做好了嗎，人家說說做好了，于是你等著把飯打到你的餐盤里，后面這個過程你是得等待的。
異步IO就好像，你在十分焦急的寫BUG，這時到飯點肚子餓了，給食堂大叔打電話，等飯做好了麻煩給我送一份，等到飯好了真的送來直接就能吃了，一直在抓緊寫BUG中間沒有等待（做夢中）
我想大部分同學吃午飯都是第一種同步阻塞IO吧，第二種同步非阻塞IO可能也有，但是不是要重新排隊啊，如果是第三種異步IO的情況，我只能說大哥/姐，我跟你混了~~
總結
- IO分為同步阻塞IO，同步非阻塞IO，異步IO三類
- 異步IO有Windows平臺的
IOCP和 Linux 平臺的io_uring - 從IO讀取數據，需要經歷「內核數據準備好」和「數據從內核態拷貝到用戶態」兩個過程
- 分析阻塞和非阻塞看是否等待第一個過程，分析同步與異步看是否等待第二個過程
人生的岔路口，不知是機會還是風險，邊走邊看吧，畢竟路還是在腳下，空想也到不了終點~
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