究竟什么是阻塞与非阻塞、同步与异步

前言

这几个名词在程序开发时经常听到，但是突然问起来各个词的含义一时间还真是说不清楚，貌似这几个词都是翻译过来的，每个人的解释都不太一样，我对这几个词的理解也不是一成不变的，随着开发经验的积累，渐渐有了自己的记忆方式，所以总结一下，不一定准确，有问题可以一起聊一聊。

先说说我的结论：阻塞与非阻塞是指等待执行结果时的状态，同步与异步是指获取执行结果的方式，读起来有点绕口，听起来也迷迷糊糊的，没关系，我们用具体的例子来说明应该就容易理解了。

阻塞与非阻塞

先说说『阻塞与非阻塞是指等待执行结果时的状态』这一句，是说在执行某个操作或者某个函数时，在没有拿到我们想要的结果时，我们的状态是怎样的，如果是一直等就是【阻塞】的，如果发现没有结果就去做别的事情了就是【非阻塞】的。

以常见的网络IO为例，服务器对客户端连接的socket调用read函数，试图获取客户端发送的请求数据，但是客户端并不总是有数据发送过来，所以想要获得数据我可以采用【阻塞】方式一直等，也可以采用【非阻塞】方式，在发现此时没有数据时就先去干别的事，一会再来看看。

同步与异步

再来说说『同步与异步是指获取执行结果的方式』这一句，以游戏中的常见升级发奖为例，可以主动调用升级函数，在执行完成后返回升级的结果，然后根据结果来发奖励，也就是【同步】写法，也可以注册一个监听等级变化的回调函数，注册完我就不管了，当升级时会将升级的结果通过回调函数传回来，这就是【异步】处理方式。

复杂的网络IO

为什么同步和异步没有用网络IO来举例呢？因为网络IO这里的情况更加复杂，虽然你注册了回调函数，但它很可能是个同步IO，究竟怎么回事，一起来看看。

我们知道要想从IO读取数据，需要经历「内核数据准备好」和「数据从内核态拷贝到用户态」两个过程，还是以read函数为例，如果设置为阻塞模式，相当于read函数等待了「内核数据准备好」和「数据从内核态拷贝到用户态」两个过程，然后取到IO数据，如果设置成非阻塞模式，当内核数据没准备好会直接返回，也就是不会等待第一个过程，但是当数据准备好时，会直接等待第二个过程完成后，将结果数据返回。

所以无论是否阻塞，我们都等待了第二个阶段，等着它执行完成后获取结果，所以这两种都是同步IO。

那作为IO多路复用里的“一哥”epoll也是同步IO吗？是的！那封装了select/poll/epoll的libevent可是用了Reactor模式，支持事件回调，它也是同步IO吗？是的！

真正的异步IO

有点惊呆了不是吗？那究竟什么是异步IO呢？还真有！Windows 里实现了一套完整的支持 socket 的异步编程接口 IOCP，而 Linux 是在 2019 年 5.1 版本 内核首次引入的高性能异步I/O 框架 io_uring，我确实都没用过，感兴趣的可以试一下

是否是异步IO就看「数据从内核态拷贝到用户态」这个过程需不需要等待，如果需要逻辑层自己等待这个过程取数据就是同步IO，如果这个过程都不用等，调用回调函数时已经把内核态的数据拷贝出来，并且通过回调将数据进行了回传，这就是异步IO。

IO分类与示例

所以总结下来一共有这么几种：同步阻塞IO，同步非阻塞IO，异步IO，为啥不区分异步阻塞IO和异步非阻塞IO呢？你在阻塞时搞个异步试试，办不到吧，所以异步只能与非阻塞搭配，也就习惯只写异步IO了。

一顿理论讲下来可能还是比较抽象，那我们再举个日常生活中的例子，比如中午买饭的过程：

同步阻塞IO就好像，你去食堂吃面条，但是你去这一锅面条还没煮好，然后你就一直在那里等啊等，等了一段时间终于做好了（数据准备的过程），但是你还得继续等工作人员把面条（内核空间）打到你的餐盘里（用户空间），才能找个桌子开始吃饭。

同步非阻塞IO就好像，你又去食堂吃饭，问大叔饭做好了没有，告诉你没有你就离开了，过了一会，你又来饭堂问大叔饭做好了吗，人家说说做好了，于是你等着把饭打到你的餐盘里，后面这个过程你是得等待的。

异步IO就好像，你在十分焦急的写BUG，这时到饭点肚子饿了，给食堂大叔打电话，等饭做好了麻烦给我送一份，等到饭好了真的送来直接就能吃了，一直在抓紧写BUG中间没有等待（做梦中）

我想大部分同学吃午饭都是第一种同步阻塞IO吧，第二种同步非阻塞IO可能也有，但是不是要重新排队啊，如果是第三种异步IO的情况，我只能说大哥/姐，我跟你混了~~

总结

• IO分为同步阻塞IO，同步非阻塞IO，异步IO三类
• 异步IO有Windows平台的 IOCP 和 Linux 平台的 io_uring
• 从IO读取数据，需要经历「内核数据准备好」和「数据从内核态拷贝到用户态」两个过程
• 分析阻塞和非阻塞看是否等待第一个过程，分析同步与异步看是否等待第二个过程

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人生的岔路口，不知是机会还是风险，边走边看吧，毕竟路还是在脚下，空想也到不了终点~