同步、非同步、阻塞和非阻塞

同步、非同步、阻塞和非阻塞的概念

　　在進行網路程式設計時，我們常常見到同步、非同步、阻塞和非阻塞四種呼叫方式。這些方式彼此概念並不好理解。下面是我對這些術語的理解。

同步
　　所謂同步，就是在發出一個功能呼叫時，在沒有得到結果之前，該呼叫就不返回。按照這個定義，其實絕大多數函式都是同步呼叫（例如sin, isdigit等）。但是一般而言，我們在說同步、非同步的時候，特指那些需要其他部件協作或者需要一定時間完成的任務。最常見的例子就是 SendMessage。該函式傳送一個訊息給某個視窗，在對方處理完訊息之前，這個函式不返回。當對方處理完畢以後，該函式才把訊息處理函式所返回的 LRESULT值返回給呼叫者。

非同步
　　非同步的概念和同步相對。當一個非同步過程呼叫發出後，呼叫者不能立刻得到結果。實際處理這個呼叫的部件在完成後，通過狀態、通知和回撥來通知呼叫者。以 CAsycSocket類為例（注意，CSocket從CAsyncSocket派生，但是起功能已經由非同步轉化為同步），當一個客戶端通過呼叫 Connect函式發出一個連線請求後，呼叫者執行緒立刻可以朝下執行。當連線真正建立起來以後，socket底層會傳送一個訊息通知該物件。這裡提到執行 部件和呼叫者通過三種途徑返回結果：狀態、通知和回撥。可以使用哪一種依賴於執行部件的實現，除非執行部件提供多種選擇，否則不受呼叫者控制。如果執行部 件用狀態來通知，那麼呼叫者就需要每隔一定時間檢查一次，效率就很低（有些初學多執行緒程式設計的人，總喜歡用一個迴圈去檢查某個變數的值，這其實是一種很嚴重 的錯誤）。如果是使用通知的方式，效率則很高，因為執行部件幾乎不需要做額外的操作。至於回撥函式，其實和通知沒太多區別。

阻塞
　　阻塞呼叫是指呼叫結果返回之前，當前執行緒會被掛起。函式只有在得到結果之後才會返回。有人也許會把阻塞呼叫和同步呼叫等同起來，實際上他是不同的。對於同 步呼叫來說，很多時候當前執行緒還是啟用的，只是從邏輯上當前函式沒有返回而已。例如，我們在CSocket中呼叫Receive函式，如果緩衝區中沒有數 據，這個函式就會一直等待，直到有資料才返回。而此時，當前執行緒還會繼續處理各種各樣的訊息。如果主視窗和呼叫函式在同一個執行緒中，除非你在特殊的介面操 作函式中呼叫，其實主介面還是應該可以重新整理。socket接收資料的另外一個函式recv則是一個阻塞呼叫的例子。當socket工作在阻塞模式的時候， 如果沒有資料的情況下呼叫該函式，則當前執行緒就會被掛起，直到有資料為止。

非阻塞
　　非阻塞和阻塞的概念相對應，指在不能立刻得到結果之前，該函式不會阻塞當前執行緒，而會立刻返回。

　　物件的阻塞模式和阻塞函式呼叫
　　物件是否處於阻塞模式和函式是不是阻塞呼叫有很強的相關性，但是並不是一一對應的。阻塞物件上可以有非阻塞的呼叫方式，我們可以通過一定的API去輪詢狀 態，在適當的時候呼叫阻塞函式，就可以避免阻塞。而對於非阻塞物件，呼叫特殊的函式也可以進入阻塞呼叫。函式select就是這樣的一個例子。

阻塞通訊

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　　通過重疊通訊和計算在許多系統能提高效能。由一個智慧通訊控制器自動地執行通訊的系統是真實的。輕－重線索是取得這種重疊的一種機制。導致好效能的 一個可選的機制是使用非阻塞通訊。一個阻塞傳送開始呼叫初始化這個傳送操作，但不完成它。在這個訊息被從這個傳送快取拷出以前，這個傳送開始呼叫將返回。 需要一個獨立的“傳送完成”呼叫完成這個通訊，例如，檢驗從傳送快取拷出的資料。用適當的硬體，在傳送被初始化後和它完成以前，來自傳送者儲存的資料轉換 可以和在傳送者完成的計算同時進行。類似地，一個非阻塞“接收開始呼叫”初始化這個接收操作, 但不完成它。在一個訊息被存入這個接收快取以前，這個呼叫將返回。須要一個獨立的“接收完成”呼叫完成這個接收操作，並檢驗被接收到這個接收快取的資料。 用適當的硬體，在接收操作初始化後和它完成以前，到接收者儲存的資料轉換可以和計算同時進行。非阻塞接收的使用雖著資訊較早地在接收快取位置被提供，也可 以避免系統快取和儲存器到儲存器拷貝。

　　非阻塞傳送開始呼叫能使用與阻塞傳送一樣的四種模式: 標準, 快取, 同步和準備好模式。這些具有同樣的意義。無論一個匹配接收是否已登入，能開始除“準備好”以外的所有模式的傳送；只要一個匹配接收已登入，就能開始一個非 阻塞“準備好”傳送。在所有情況下，傳送開始呼叫是區域性的：無論其它程式的狀態如何，它立刻返回。如果這個呼叫使得一些系統資源用完，那麼它將失敗並返回 一個錯誤程式碼。高質量的MPI實現應保證這種情況只在“病態”時發生。即，一個MPI實現將能支援大數量掛起非阻塞操作。　　

　　當資料已被從傳送快取拷出時，這個傳送完成呼叫返回。它可以帶有附加的意義，這取決於傳送模式。　

　　如果傳送模式是“同步的”，那麼只有一個匹配接收已開始這個傳送才能完成。即，一個接收已被登入，並已和這個傳送匹配。這時，這個傳送完成呼叫是非 區域性的。注意，在接收完成呼叫發生以前，如果一個同步、非阻塞傳送和一個非阻塞接收匹配, 它可以完成。(傳送者一“知道”轉換將結束，它就能完成，但在接收者“知道”轉換將結束以前)。　　

　　如果傳送模式是“快取”，並沒有掛起接收，那麼訊息必須被快取。這時，傳送完成呼叫是區域性的，而且無論一個匹配接收的狀態如何，它必須成功。　　

　　如果傳送模式是標準的，同時這個訊息被快取，那麼在一個匹配接收發生以前，傳送結束呼叫可以返回。另一方面，傳送完成直到一個匹配接收發生才可以完成，並且這個訊息已被拷到接收快取。　　

　　非阻塞傳送能被用阻塞接收匹配，反過來也可以。

　　給使用者的建議. 一個傳送操作的完成, 對於標準模式可以被延遲, 對於同部模式必須延遲, 直到一個匹配接收登入。這兩種情況下非阻塞傳送的使用允許傳送者提前於接收者進行，以便在兩程式的速度方面，計算更容忍波動。　　

　　快取和準備好模式中的非阻塞傳送有一個更有限的影響。一可能一個非阻塞傳送將返回，而一個阻塞傳送將在資料被從傳送者儲存拷出後返回。只要在資料拷貝能和計算同時的情況下，非阻塞傳送的使用有優點。

　　訊息傳送模式隱含著由傳送者初始化通訊。當傳送者初始化通訊(資料被直接移到接收快取, 並不要求排隊一個掛起傳送請求) 時，如果一個接收已登入，這個通訊一般將有較低的額外負擔。但是，只在匹配傳送已發生後，一個接收操作能完成。當非阻塞接收等待傳送時，沒有阻塞接收，它 的使用允許得到較低的通訊額外負擔。（給使用者的建議結束）。