阻塞非阻塞和同步非同步的區分 參考一些書籍

大興神發表於2022-07-03

程式設計中一直對這兩個概念不是很理解,在網上搜了很多資料大概描述的其實都很模糊,有時候還自相矛盾,很容易搞混,這裡說一下我對這兩個概念的理解。
首先看一下相關技術書籍對這兩個概念的描述,下面分別是摘自《深入理解Java核心技術》和《Java併發程式設計中的》的內容。
摘自《深入理解Java核心技術》14.2:

當I/O操作發生時,一定是有兩方參與的,分別是呼叫方和被呼叫方。阻塞和非阻塞描述的是呼叫方,同步和非同步描述的是被呼叫方。
例如A呼叫B:
1.如果是阻塞,那麼A在發出呼叫命令後,要一直等待B返回結果。
2.如果是非阻塞,那麼A在發出呼叫命令後,不需要等待,可以去做自己的事情。
3.如果是同步,那麼B在收到A的呼叫命令後,會立即執行要做的事,A的本次呼叫可以得到結果
4.如果是非同步,那麼B在收到A的呼叫命令後,不保證會立即執行要做的事,但是保證會做,B在做好了之後會通知A。A的本次呼叫得不到·結果,但是B執行完成要做的事之後會通知A。
因為同步/非同步與阻塞/非阻塞描述的物件不同,所以這二者之間是沒有必然聯絡的。也就是說,同步不一定阻塞,非同步也不一定非阻塞。
只不過通常很少存在非同步且阻塞的場景,所以很多人誤以為同步一定是非阻塞的、非同步一點事非阻塞的。

摘自《Java高併發程式設計》1.2:

同步和非同步通常用來形容一次方法的呼叫。同步方法呼叫一旦開始,呼叫者必須等到方法呼叫返回後,才能繼續後續的行為。非同步方法呼叫更像一個訊息傳遞,一旦開始,方法呼叫就會立即返回,呼叫者就可以繼續後續的操作。而非同步方法通常會在另外一個執行緒中“真實”地執行。整個過程,不會阻礙呼叫者的工作。對於呼叫者來說,非同步呼叫似乎是一瞬間就完成的。如果非同步呼叫需要返回結果,那麼當這個非同步呼叫真實完成時,則會通知呼叫者。
阻塞和非阻塞通常用來形容多執行緒間的相互影響。比如一個執行緒佔用了臨界區資源,那麼其他所有需要這個資源的執行緒就必須在這個臨界區中進行等待。等待會導致執行緒掛起,這種情況就是阻塞。此時,如果佔用資源的執行緒一直不願意釋放資源,那麼其他所有阻塞在這個臨界區上的執行緒都不能工作。 非阻塞的意思與之相反,它強調沒有一個執行緒可以妨礙其他執行緒執行。所有的執行緒都會嘗試不斷前向執行。

兩本書籍的描述切入點不一樣,乍一看兩個書籍描述的可能還有點衝突,反而讓人更迷糊。
在我看來阻塞和非阻塞必然是執行緒或程式相關的,阻塞指的是如果執行緒無法立即完成任務是否會進入阻塞狀態,非阻塞則與之相反。
同步即所有的程式碼都是按順序執行的,可以理解為這個事情不幹完了我就不幹別的事情。非同步則不可預測順序的,非同步呼叫必須伴隨著通知,可以理解為等到取值完成後我再進行後續的操作,我先去幹別的事情。

同步非同步和阻塞非阻塞搭配就會出現如下四種組合:

  1. 同步阻塞,如果不能立即獲取資料,則執行緒阻塞等待資料返回。因為程式阻塞了,需要有其他程式將程式喚醒(這裡很重要),如java類FileInputStream的readBytes操作。
  2. 同步非阻塞,如果不能立即獲取資料,則迴圈檢查資料是否完成。這裡不需要其他執行緒參與喚醒操作。比如java類AtomicInteger的自增操作,如果不能加1就迴圈執行。
  3. 非同步非阻塞,如果不能立即獲取資料,則立即返回執行其他操作。等到資料返回了,接收到通知後再進行後續的處理工作(這裡後續的處理操作是別的執行緒去做了,因為當前執行緒可能已經退出了)。
  4. 非同步阻塞,這應該是一個並不存在的組合,非同步和阻塞是互斥的。既然都可以非同步執行,你還阻塞幹什麼呢,執行完成之後再通知你不就好了嗎,非同步的目的不就是無法立即獲取資料讓執行緒去幹別的事情嗎,如果沒有別的事情可做就同步阻塞等待就可以了

總結:
如果一個程式說他是非同步的,那他肯定非阻塞的,因為並不存在非同步阻塞。開啟非同步的目的就是不想讓當前執行緒阻塞,讓他去幹其他事情。就是你需要獲取一個資源或發出一個通知,但是你並不能立即獲取這個資源或者知道通知是否傳送成功,這個時候你就需要執行緒去幹別的事(這裡的別的事指不依賴前面呼叫返回結果的程式碼)。等結果出來了再對結果進行處理,如對資源解析或者重新傳送訊息。

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