阻塞、非阻塞、同步异步IO模型的理解

之前一直不怎么理解阻塞、非阻塞，同步异步，看字面阻塞就是不动了呗，同步就是按顺序呗，异步就是干别的事去了，好像没什么联系，但是又有那么点联系。看网上的例子看的时候挺明白，但是看完依旧云里雾里，从知乎上搬过来的一个例子。大家图个乐吧

张爱喝茶，废话不说，煮开水。 出场人物：老张，水壶两把（普通水壶，简称水壶；会响的水壶，简称响水壶）。

1 老张把水壶放到火上，立等水开。（同步阻塞） 老张觉得自己有点傻

2 老张把水壶放到火上，时不时去厨房看看水开没有。（同步非阻塞） 老张还是觉得自己有点傻，于是变高端了，买了把会响笛的那种水壶。水开之后，能大声发出嘀~~~~的噪音。

3 老张把响水壶放到火上，立等水开。（异步阻塞） 老张觉得这样傻等意义不大

4 老张把响水壶放到火上，去客厅看电视，水壶响之前不再去看它了，响了再去拿壶。（异步非阻塞） 老张觉得自己聪明了。

从专业角度再解释下，一个IO总是分为两个部分（盗一张图），具体可参考这一篇十分推荐，写的太好了https://mp.weixin.qq.com/s/JHqVY02mMJIpuZ4s9XOrVg

1. 等待数据准备就绪

2. 将数据从内核缓冲区拷到用户缓冲区

第一步就是等待从网卡到内核缓冲区，这里是需要服务端发送数据，然后网卡才有数据，所以没有数据发送过来就会一直卡在那里，这一步就是阻塞的，这也是传统的IO模型。怎么理解非阻塞，这个时候我们将read函数改造一下，无论是否有数据，我先返回一个东西来，假如没有数据，我就一直返回-1，然后一直循环的去读取，然后第一步不就变成了非阻塞，因为程序不会卡在那了。直到数据准备好了，这时到了第二阶段，数据从内核空间向用户空间拷贝时，非阻塞IO用户进程同样是阻塞的。

异步IO实际上是用户进程发起read操作之后，就会立刻收到一个返回，所以用户进程就可以去完成其他的工作，而不需要阻塞；直到数据准备就绪并且完成了从内核空间向用户空间拷贝的工作，这时用户进程会收到一个通知，告诉他read操作已完成，整个过程中用户进程不会被阻塞

同步，异步，是指两个线程之间的关系，如果线程A对线程B发起请求，A要一直到等B的结果返回了才能继续往下运行，A和B就是同步关系。

如果线程A对线程B发起请求之后，不在原地等结果，直接干别的事情去了，等B有结果了再通知A，A和B的关系就是异步关系。

阻塞，非阻塞，是指单个线程的状态，如果阻塞程序或者你的服务就必须等在这个地方了，无法干别得，如果客户端一直不发数据，别的地方也无法连接到服务器上。

针对这个问题可以，可以用多线程的方式，来了一个用户我就开一个线程，如果线程阻塞了，通过线程的切换就可以实现别的用户的连接。但是此时这一步仍然是阻塞的。

怎么改成非阻塞呢，仍然是关于read函数，如果没有数据到达时（到达网卡并拷贝到了内核缓冲区），立刻返回一个错误值（-1），而不是阻塞地等待。这样，就需要用户线程循环调用 read，直到返回值不为 -1，再开始处理业务。但是这里的第二阶段仍然是阻塞的，就是数据从内核到用户的复制，但是这里阻塞不阻塞影响不大，因为这个系统调用时间是可控的，只需要等待数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区就可以返回。图如下

看到这有人可能会觉得，非阻塞和阻塞也没啥用，真正干活的是异步线程呀，我开了异步，你堵在那关我什么事，反正我在做别的操作了，你好了我再去用你呗。接着往下看吧。

按照上面的方法，为了避免阻塞，开启多个线程，如果每个连接都开启一个线程，十分消耗资源呀，如果我们可以将tcp连接产生的文件描述符放在一个数组里呢，然后用一个函数去遍历这个数组，这里已经有多路复用的感觉了，但是每次read一次都是一次系统调用，每次都是需要从用户态转到内核态呀，开销很大。

用的感觉了，但是每次read一次都是一次系统调用，每次都是需要从用户态转到内核态呀，开销很大。

如果能通过一次操作，把文件描述符传给内核，内核提供一个函数解决下就好了，操作系统提供了select函数，可以返回哪些文件描述符是可读的，后面还有poll和epoll函数用来优化，具体可看我上边推荐的文章。