同步/异步 阻塞/非阻塞 IO多路复用

同步、异步
函数或方法被调用的时候,调用者是否得到最终结果的。
直接得到最终结果的,就是同步调用
不直接得到最终结果的,就是异步调用。

阻塞、非阻塞
函数或方法调用的时候,是否立即返回
立即返回就是非阻塞调用
不立即返回就是阻塞调用。

区别
同步、异步,与阻塞、非阻塞不相关。
同步、异步强调的是,是否得到结果。
阻塞、非阻塞强调的是时间、是否等待

同步与异步区别在于:调用者是否得到了想要的最终结果。
同步就是一直要执行到返回最终结果。
异步就是直接返回了,但是返回的不是最终结果。调用者不能通过这种调用得到结果,以后可以通过被调用者提供的某种方式(被调用者通知调用者,调用者反复查询、回调),来取回最终结果。

阻塞与非阻塞的区别在于,调用者是否还能干其他事。
阻塞,调用者就只能干等。
非阻塞,调用者可以先去忙会别的,不用一直等。

联系
同步阻塞,一直等到最终结果
同步非阻塞,得不到最终结果就一直反复询问。
异步阻塞:得到了不是最终结果,但是通过得到的结果等待可以得到最终结果,中间一直等待。
异步非阻塞:得到了不是最终结果,中间可以做其他事,直到得到结果。

高性能IO模型浅析

服务器端编程经常需要构造高性能的IO模型,常见的IO模型有四种:

(1)同步阻塞IO(Blocking IO):即传统的IO模型。

(2)同步非阻塞IO(Non-blocking IO):默认创建的socket都是阻塞的,非阻塞IO要求socket被设置为NONBLOCK。注意这里所说的NIO并非Java的NIO(New IO)库。

(3)IO多路复用(IO Multiplexing):即经典的Reactor设计模式,有时也称为异步阻塞IO,Java中的Selector和Linux中的epoll都是这种模型。

(4)异步IO(Asynchronous IO):即经典的Proactor设计模式,也称为异步非阻塞IO。

服务器端编程经常需要构造高性能的IO模型,常见的IO模型有四种:

(1)同步阻塞IO(Blocking IO):即传统的IO模型。

(2)同步非阻塞IO(Non-blocking IO):默认创建的socket都是阻塞的,非阻塞IO要求socket被设置为NONBLOCK。注意这里所说的NIO并非Java的NIO(New IO)库。

(3)IO多路复用(IO Multiplexing):即经典的Reactor设计模式,有时也称为异步阻塞IO,Java中的Selector和Linux中的epoll都是这种模型。

(4)异步IO(Asynchronous IO):即经典的Proactor设计模式,也称为异步非阻塞IO。

同步和异步的概念描述的是用户线程与内核的交互方式:
同步是指用户线程发起IO请求后需要等待或者轮询内核IO操作完成后才能继续执行;而异步是指用户线程发起IO请求后仍继续执行,当内核IO操作完成后会通知用户线程,或者调用用户线程注册的回调函数。

阻塞和非阻塞的概念描述的是用户线程调用内核IO操作的方式:
阻塞是指IO操作需要彻底完成后才返回到用户空间;而非阻塞是指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值,无需等到IO操作彻底完成。

IO多路复用

IO多路复用模型是建立在内核提供的多路分离函数select基础之上的,使用select函数可以避免同步非阻塞IO模型中轮询等待的问题。
在这里插入图片描述
如图所示,用户首先将需要进行IO操作的socket添加到select中,然后阻塞等待select系统调用返回。当数据到达时,socket被激活,select函数返回。用户线程正式发起read请求,读取数据并继续执行。

从流程上来看,使用select函数进行IO请求和同步阻塞模型没有太大的区别,甚至还多了添加监视socket,以及调用select函数的额外操作,效率更差。但是,使用select以后最大的优势是用户可以在一个线程内同时处理多个socket的IO请求。用户可以注册多个socket,然后不断地调用select读取被激活的socket,即可达到在同一个线程内同时处理多个IO请求的目的。而在同步阻塞模型中,必须通过多线程的方式才能达到这个目的。

用户线程使用select函数的伪代码描述为:

{
    
    
 
    select(socket);
 
    while(1) 
    {
    
    
 
        sockets = select();
 
        for(socket in sockets) 
        {
    
    
 
            if(can_read(socket)) 
            {
    
    
 
                read(socket, buffer);
 
                process(buffer);
 
            }
 
        }
    }
 
}

其中while循环前将socket添加到select监视中,然后在while内一直调用select获取被激活的socket,一旦socket可读,便调用read函数将socket中的数据读取出来。

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転載: blog.csdn.net/weixin_44576259/article/details/120476983
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