同步异步，阻塞与非阻塞

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）。