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            同步與異步IO、阻塞與非阻塞IO

            作者: 時(shí)間:2016-12-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            很多時(shí)候我們常??吹酵脚c異步,阻塞與非阻塞的出現(xiàn)。有的地方直接將同步與阻塞畫上了等號。異步與非阻塞畫上了等號。事實(shí)上這是不對的。同步不等于阻塞,而異步也不等于非阻塞。下面就來仔細(xì)的看看同步與異步、阻塞與非阻塞的概念差別,及他們的組合應(yīng)用。

            同步:所謂同步,就是在發(fā)出一個(gè)功能調(diào)用時(shí),在沒有得到結(jié)果之前,該調(diào)用就不返回。按照這個(gè)定義,其實(shí)絕大多數(shù)函數(shù)都是同步調(diào)用(例如sin, isdigit等)。但是一般而言,我們在說同步、異步的時(shí)候,特指那些需要其他部件協(xié)作或者需要一定時(shí)間完成的任務(wù)。最常見的例子就是 SendMessage。該函數(shù)發(fā)送一個(gè)消息給某個(gè)窗口,在對方處理完消息之前,這個(gè)函數(shù)不返回。當(dāng)對方處理完畢以后,該函數(shù)才把消息處理函數(shù)所返回的 LRESULT值返回給調(diào)用者
            異步:異步的概念和同步相對。當(dāng)一個(gè)異步過程調(diào)用發(fā)出后,調(diào)用者不能立刻得到結(jié)果。實(shí)際處理這個(gè)調(diào)用的部件在完成后,通過狀態(tài)、通知和回調(diào)來通知調(diào)用者。以CAsycSocket類為例(注意,CSocket從CAsyncSocket派生,但是起功能已經(jīng)由異步轉(zhuǎn)化為同步),當(dāng)一個(gè)客戶端通過調(diào)用 Connect函數(shù)發(fā)出一個(gè)連接請求后,調(diào)用者線程立刻可以朝下運(yùn)行。當(dāng)連接真正建立起來以后,socket底層會發(fā)送一個(gè)消息通知該對象。
            這里 提到執(zhí)行部件和調(diào)用者通過三種途徑返回結(jié)果:狀態(tài)、通知和回調(diào)??梢允褂媚囊环N依賴于執(zhí)行部件的實(shí)現(xiàn),除非執(zhí)行部件提供多種選擇,否則不受調(diào)用者控制。如果執(zhí)行部件用狀態(tài)來通知,那么調(diào)用者就需要每隔一定時(shí)間檢查一次,效率就很低(有些初學(xué)多線程編程的人,總喜歡用一個(gè)循環(huán)去檢查某個(gè)變量的值,這其實(shí)是一 種很嚴(yán)重的錯(cuò)誤)。如果是使用通知的方式,效率則很高,因?yàn)閳?zhí)行部件幾乎不需要做額外的操作。至于回調(diào)函數(shù),其實(shí)和通知沒太多區(qū)別
            阻塞:阻塞調(diào)用是指調(diào)用結(jié)果返回之前,當(dāng)前線程會被掛起。函數(shù)只有在 得到結(jié)果之后才會返回。
            有人也許會把阻塞調(diào)用和同步調(diào)用等同起來,實(shí)際上他是不同的。對于同步調(diào)用來說,很多時(shí)候當(dāng)前線程還是激活的,只是從邏輯上當(dāng)前函數(shù)沒有返回而已。例如,我們在 CSocket中調(diào)用Receive函數(shù),如果緩沖區(qū)中沒有數(shù)據(jù),這個(gè)函數(shù)就會一直等待,直到有數(shù)據(jù)才返回。而此時(shí),當(dāng)前線程還會繼續(xù)處理各種各樣的消息。如果主窗口和調(diào)用函數(shù)在同一個(gè)線程中,除非你在特殊的界面操作函數(shù)中調(diào)用,其實(shí)主界面還是應(yīng)該可以刷新。
            socket接收數(shù)據(jù)的另外一個(gè)函數(shù)recv則是一個(gè)阻塞調(diào)用的例子。當(dāng)socket工作在阻塞模式的時(shí)候,如果沒有數(shù)據(jù)的情況下調(diào)用該函數(shù),則當(dāng)前線程就會被掛起,直到有數(shù)據(jù)為止。
            非阻塞:非阻塞和阻塞的概念相對應(yīng),指在不能立刻得到結(jié)果之前,該函數(shù)不會阻塞當(dāng)前線程,而會立刻返回。

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201612/324538.htm
            上面這些概念都是教科書的概念,下面談?wù)剛€(gè)人的理解。所謂同步就是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)函數(shù)(任務(wù))調(diào)用的時(shí)候,一直會到函數(shù)(任務(wù))完成。進(jìn)程繼續(xù)往下執(zhí)行。而異步這不會這樣,異步情況下是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)函數(shù)(任務(wù))調(diào)用的時(shí)候,不會等函數(shù)返回,而是繼續(xù)往下執(zhí)行當(dāng),函數(shù)返回的時(shí)候通過狀態(tài)、通知、事件。等方式通知進(jìn)程任務(wù)完成。
            而阻塞和非阻塞的概念相對明了多了。阻塞是當(dāng)請求不能滿足的時(shí)候就試進(jìn)程掛起,非阻塞則是直接返回。
            它們的組合:(網(wǎng)絡(luò)裝載)
            圖 2 給出了傳統(tǒng)的阻塞 I/O模型,這也是目前應(yīng)用程序中最為常用的一種模型。其行為非常容易理解,其用法對于典型的應(yīng)用程序來說都非常有效。在調(diào)用 read 系統(tǒng)調(diào)用時(shí),應(yīng)用程序會阻塞并對內(nèi)核進(jìn)行上下文切換。然后會觸發(fā)讀操作,當(dāng)響應(yīng)返回時(shí)(從我們正 在從中讀取的設(shè)備中返回),數(shù)據(jù)就被移動到用戶空間的緩沖區(qū)中。然后應(yīng)用程序就會解除阻塞(read 調(diào)用返 回)。
            圖 2. 同步阻塞 I/O 模型的典型流程
            從應(yīng)用程序的角度來說,read 調(diào)用會延續(xù)很長時(shí)間。實(shí)際上,在內(nèi)核執(zhí)行讀操作和其他工作時(shí),應(yīng)用程序的確會被阻塞。
            PS. 我理解這里的意思是,read請求是阻塞的,也沒有異步通知機(jī)制,因?yàn)閼?yīng)用程序一直在這個(gè)過程中等待,即一直在主動查詢,所以是同步的。(順序)
            同步非阻塞 I/O
            同步阻塞 I/O 的一種效率稍低的變種是同步非阻塞 I/O。在這種模型中,設(shè)備是以非阻塞的形式打開的。這意味著 I/O 操作不會立即完成,read 操作可能會返回一個(gè)錯(cuò)誤代碼,說明這個(gè)命令不能立即滿足(EAGAIN 或 EWOULDBLOCK),如圖 3 所示。
            圖 3. 同步非阻塞 I/O 模型的典型流程

            非阻塞的實(shí)現(xiàn)是 I/O 命令可能并不會立即滿足,需要應(yīng)用程序調(diào)用許多次來等待操作完成。這可能效率不高,因?yàn)樵诤芏嗲闆r下,當(dāng)內(nèi)核執(zhí)行這個(gè)命令時(shí),應(yīng)用程序必須要進(jìn)行忙碌等待,直到數(shù)據(jù)可用為止,或者試圖執(zhí)行其他工作。正如圖 3 所示的一樣,這個(gè)方法可以引入 I/O 操作的延時(shí),因?yàn)閿?shù)據(jù)在內(nèi)核中變?yōu)榭捎玫接脩粽{(diào)用 read 返回?cái)?shù)據(jù)之間存在一定的間隔,這會導(dǎo)致整體數(shù)據(jù)吞吐量的降低。
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            關(guān)鍵詞: 同步異步IO阻塞非阻塞I

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