美文网首页
并发与并行、同步与异步、阻塞与非阻塞

并发与并行、同步与异步、阻塞与非阻塞

作者: 蟹蟹宁 | 来源:发表于2021-10-12 09:00 被阅读0次

    下面的解释是我个人的理解,除并发和并行,其实对于阻塞、非阻塞,同步、异步等,没有统一的定义,而且有时候是可以混用的,其实大可不必过于纠结其概念。

    并行/并发(Parallelism/Concurrency)

    并发与并行,是用来描述任务或者说线程的执行方式。都表示任务同时被处理,或者说线程在同时执行,区别于一个一个的执行任务。但是两者存在细小的差别:并发特指,在一段时间内,所有的任务都达到了推进,或者说每个任务都执行了一部分,但是在某一个时刻,他们并非都在执行,这通常是通过时间片的轮转实现的。而并行是在真正的同时执行,所有的任务在任何时刻都是正在执行的。

    简单描述就是:并发是N个任务通过时间片轮转在一个CPU上执行,并行是N个任务在N个CPU上执行。

    同步/异步(Synchronous/Asynchronous)

    异步与同步是对方法调用的描述。同步调用是指,一个调用在返回结果或者因为异常终止之前,调用者都无法执行其他代码。异步调用是指,调用会立即返回,返回值将通过回调函数等其他机制反馈给调用者。

    实现异步调用的方式,我了解过的包括有:

    Pistache的Promise机制,实现的方法是多线程;

    Tomcat的NIO模式,实现的方法是epoll,即IO多路复用;

    Nodejs的libuv,回调函数机制,对于文件IO采用多线程、网络IO使用epoll;

    Akka的Actor,使用的是邮箱-消息的信息传递模型,内部也是多线程实现。

    详细的说,比如一个API,是访问数据库的资源,那么这个过程要使用网络IO,同步API,就要等待等待整个过程发生,比如连接数据库、网络数据传输等;异步API的实现,可以是这样的:

    多线程模式:API的执行会启动一个新的线程来负责整个事情,当事情完成后将会通过一定的方法通知调用线程,比如回调函数、比如Actor的消息。

    Epoll轮转,整个线程都是在处理Epoll的事件循环,当需要访问网络时,会在epoll上挂一个client-fd,也就是网络套接字,当接收到消息之后,epoll会产生特定的事件,而线程则不断地循环处理epoll发出的各种事件!

    非阻塞/阻塞(Non-blocking/Blocking)

    阻塞是OS中本身存在的一个概念,比如线程在访问某个资源时,发现资源不可用,这个时候我们将会阻塞线程的执行,令其交出时间片!

    阻塞是最容易和同步异步混淆的,有的人可能认为,同步就是阻塞,异步就是非阻塞。这是为什么呢?因为同步API,很多时候都是存在阻塞操作的,比如上面例子中的访问网络I/O。

    其实从概念上说,我们调用的函数,都是同步调用,哪怕我们调用一个printf,根据我们的定义,是不是也是一个同步的API,但其实,我们在讨论同步异步的时候,都是讨论一个复杂的API,比如上面提到的访问网络这种耗时可能长达几秒的操作,然而这些操作大都是访问IO等会产生阻塞的操作,因此会将同步与阻塞混淆!

    所以说可以这样理解,同步和异步是对API的一个描述,而阻塞与非阻塞是对调用者的描述,如果调用者在等待结果的过程中被挂起,那么就是阻塞调用,否则就是非阻塞调用。

    因此对于异步API,是不可能出现阻塞调用者的情况的,而对于同步的API,如果API是纯CPU任务,那么也是非阻塞的,而如果存在访问IO等操作那就是阻塞的!

    其他理解

    我曾经看过一个解释,他用了一个非常形象的例子来描述:

    老王烧开水:
    1、普通水壶煮水,站在旁边,主动的看水开了没有?同步的阻塞
    2、普通水壶煮水,去干点别的事,每过一段时间去看看水开了没有,水没开就走人。 同步非阻塞
    3、响水壶煮水,站在旁边,不会每过一段时间主动看水开了没有。如果水开了,水壶自动通知他。 异步阻塞
    4、响水壶煮水,去干点别的事,如果水开了,水壶自动通知他。异步非阻塞

    虽然看上去很形象,但是我认为是存在问题的:

    首先,等待水开的过程,不一定就是阻塞过程,原因我之前讲了,我对阻塞的理解是导致进程挂起!

    其次,等待响水壶,其实是将异步API同步化,这个在很多机制是常见的,比如先用Future机制,说白了就是轮询Future的值,这个过程也不能称之为阻塞!

    参考文献

    阻塞和非阻塞_百度百科

    Terminology, Conceptsdoc.akka.io/docs/akka/current/general/terminology.html

    相关文章

      网友评论

          本文标题:并发与并行、同步与异步、阻塞与非阻塞

          本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/klldoltx.html