也谈应用程序级的同步、异步、阻塞、非阻塞

同步IO（synchronous）

异步IO（asynchronous）

阻塞IO（blocking）

非阻塞IO（non-blocking）

这几个经常出现的词汇很容易会引起大家的误解，第一次接触相关词汇是在课上，当时上操作系统的老师说得比较模糊（阻塞==同步，非阻塞==异步），当时觉得挺对 的，

初学者一般来说很会这么认为。但是后来随着对操作系统的进一步认识和学习，以及参考其他的一些资料，今天就在这帮大家理一理这四个概念以及相关的联系。

阻塞，在操作系统的书中都有相关的概念，简单的说 就是线程或是进程在执行过程中暂停，以等待某个条件的触发。

同步，指的就是两个或多个以上的进程保持相互的制约，一般多用在 通信当面的词。

接下来就说一上述困扰大家的四个词之间的相互关系：

同步阻塞IO：

应用场景：

应用程序A执行了一个read操作，然后这个read操作会去进行一个系统调用(system call)，转交给内核，应用程序便会等待(阻塞)，kernel便会开始执行系统调用，执行

完成之后将结果返回给应用程序，应用程序得到结果后就不在阻塞，继续后续的过程。

打个比方就是，你去医药窗口花钱买药 ，告诉药剂师要买一盒感冒药，药剂师就去帮你去里面的药架上找感冒药，你就站在窗口等，他找到后拿到窗口给你，其实就是一

个同步阻塞的过程。

同步非阻塞IO：

应用场景：

在linux下，应用程序可以通过设置文件描述符的属性O_NONBLOCK，I/O操作可以立即返回，但是并不保证I/O操作成功。也就是说，当应用程序设置了O_NONBLOCK之

后，执行write操作，调用相应的system call，这个system call会从内核中立即返回。但是在这个返回的时间点，数据可能还没有被真正的写入到指定的地方。也就是说，kern

el只是很快的返回了这个 system call（这样，应用程序不会被这个IO操作blocking），但是这个system call具体要执行的事情（写数据）可能并没有完成。而对于应用程序，

虽然这个IO操作很快就返回了，但是它并不知道这个IO操作是否真的成功了，如果想知道，需要应用程序主动地去问kernel。

打个比方就是，你去邮局寄东西（东西很重要，对方拿到后你才能够继续进行工作），填好 单子付完款后，邮局工作人员会告诉你，大概要三天到（邮局今天的囤货太多

了，改到明天发），然后你本人肯定就回去了，在家里等啊等，并且时不时的查查到哪了（不能继续进行下面的工作啊，诶 :( ）。终于三天后收件人发信息说已经收到，你终

于可以开展你的下一步工作了 :)

异步阻塞IO：

应用场景：

在linux下，通常用select/poll来实现这种机制。应用程序要执行read操作，因此调用一个system call，这个system call被传递给了kernel。但在应用程序这边，它调用syst

em call之后，并不等待kernel返回响应，这一点是和前面两种机制不一样的地方。这也是为什么它被称为异步的原因。但是为什么称其为阻塞呢？这是因为虽然应用程序是一

个异步的方式，但是select()函数会将应用程序阻塞住，一直等到这个system call有结果返回了，再通知应用程序。也就是说，“在这种模型中，配置的是非阻塞 I/O，然后使用

阻塞 select 系统调用来确定一个 I/O 描述符何时有操作。”所以，从IO操作的实际效果来看，异步阻塞IO和第一种同步阻塞IO是一样的，应用程序都是一直等到IO操作成功之后

（数据已经被写入或者读取），才开始进行下面的工作。异步阻塞IO的好处在于一个select函数可以为多个描述符提供通知，提高了并发性。

打个比方就是，一个银行柜台，现在有10个人想存钱。按照现在银行的做法，一个个排队。第一个人先填存款单，然后提交，然后柜员处理，然后给回执，成功后再轮到

下一个人。大家应该都在银行排过对，这样的流程是很痛苦的。如果按照异步阻塞的机制，10个人都填好存款单，然后都提交给柜台，提交完之后所有的10个人就在银行大厅

等待。这时候会专门有个人，他会了解存款单处理的情况，一旦有存款单处理完毕，他会将回执交给相应的正在大厅等待的人，这个拿到回执的人就可以去干其他的事情了。

而前面提到的这个专人，就对应于select函数。

异步非阻塞IO：

应用场景：

应用程序提交read请求的system call，然后，kernel开始处理相应的IO操作，而同时，应用程序并不等kernel返回响应，就会开始执行其他的处理操作（应用程序没有被I

O操作所阻塞）。当kernel执行完毕，返回read的响应，就会产生一个信号或执行一个基于线程的回调函数来完成这次 I/O 处理过程。

打个比方就是，上述邮局寄东西，你寄完东西后不需要干等着，而可以干别的事情，等到收件人给你发收件信息后，你在回过头干之前没干完的工作。

总的来看的话，对于同步和异步，指的都是应用程序级的，而所谓的阻塞和非阻塞的话，指的是在内核调度进程或线程方面的。