这篇文章咱们来聊一个很简略，然而很多人往往分不清的一个问题，同步异步、阻塞非阻塞到底怎么辨别？
开篇先问大家一个问题：IO 多路复用是同步 IO 还是异步 IO？
先思考一下，再持续往下读。
巨著《Unix 网络编程》将 IO 模型划分为 5 种，别离是
- 阻塞 IO
- 非阻塞 IO
- IO 复用
- 信号驱动 IO
- 异步 IO
集体认为这么分类并不是很好，因为从字面上了解阻塞 IO 和 非阻塞 IO 就曾经是数学意义上的选集了，怎么又冒出了后边 3 种模型，会给初学者带来一些困扰。
接下来进入注释。
文章首发于公众号：蝉沐风的码场
1. 一个简略的 IO 流程
让咱们先摒弃咱们本来熟知的各种 IO 模型流程图，先看一个非常简单的 IO 流程，不波及任何阻塞非阻塞、同步异步概念的图。
客户端发动零碎调用之后，内核的操作能够被分成两步：
-
期待数据
此阶段网络数据进入网卡，而后网卡将数据放到指定的内存地位，此过程 CPU 无感知。而后通过网卡发动硬中断，再通过软中断，内核线程将数据发送到 socket 的 内核缓冲区 中。
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数据拷贝
数据从 socket 的 内核缓冲区 拷贝到 用户空间。
2. 阻塞与非阻塞
阻塞与非阻塞在 API 上区别在于 socket 是否设置了 SOCK_NONBLOCK 这个参数，默认状况下是阻塞的，设置了该参数则为非阻塞。
2.1 阻塞
假如 socket 为阻塞模式，则 IO 调用如下图所示。
当处于运行状态的用户线程发动 recv 零碎调用时，如果 socket 内核缓冲区内没有数据，则内核会将以后线程投入睡眠，让出 CPU 的占用。
直到网络数据达到网卡，网卡 DMA 数据到内存，再通过硬中断、软中断，由内核线程唤醒用户线程。
此时 socket 的数据曾经准备就绪，用户线程由用户态进入到内核态，执行数据拷贝，将数据从内核空间拷贝到用户空间，零碎调用完结。此阶段，开发者通常认为用户线程处于期待（称为阻塞也行）状态，因为在用户态的角度上，线程的确啥也没干（尽管在内核态干得累死累活）。
2.2 非阻塞
如果将 socket 设置为非阻塞模式，调用便换了一副光景。
用户线程发动零碎调用，如果 socket 内核缓冲区中没有数据，则零碎调用立刻返回，不会挂起线程。而线程会持续轮询，直到 socket 内核缓冲区内有数据为止。
如果 socket 内核缓冲区内有数据，则用户线程进入内核态，将数据从内核空间拷贝到用户空间，这一步和 2.1 大节没有区别。
3. 同步与异步
同步 和异步 次要看申请发起方对音讯后果的获取形式，是 被动获取 还是 被动告诉。区别次要体现在数据拷贝阶段。
3.1 同步
同步咱们其实曾经见识过了，2.1 节和 2.2 节中的数据拷贝阶段其实都是同步！
注：把同步的流程画在阻塞和非阻塞的第二阶段，并不是说阻塞和非阻塞的第二阶段只能搭配同步伎俩！
同步指的是数据达到 socket 内核缓冲区之后，由用户线程参加到数据拷贝过程中，直到数据从内核空间拷贝到用户空间。
因而，IO 多路复用，对于应用程序而言，依然只能算是一种同步，因为应用程序依然破费工夫期待 IO 后果，期待期间 CPU 要么用于遍历文件描述符的状态，要么用于休眠期待事件产生。
以 select 为例，用户线程发动 select 调用，会切换到内核空间，如果没有数据准备就绪，则用户线程阻塞到有数据来为止，select调用完结。完结之后用户线程获取到的只是「内核中有 N 个 socket 曾经就绪」的这么一个信息，还须要用户线程对着 1024 长度的描述符数组进行遍历，能力获取到 socket 中的数据，这就是同步。
举个生存中的例子，咱们给物流客服打电话询问咱们的包裹是否已达到，如果未达到，咱们就先睡一会儿，等到了之后客服给咱们打电话把咱们喊起来，而后咱们屁颠屁颠地去快递驿站拿快递。这就是同步阻塞。
如果咱们不想睡，就始终打电话问，直到包裹到了为止，而后再屁颠屁颠地去快递驿站拿快递。这就是同步非阻塞。
问题就是，能不能间接让物流的人把快递间接送到我家，别让我本人去拿啊！这就是异步。
3.2 现实的异步
咱们现实中的完满异步应该是用户过程发动非阻塞调用，内核间接返回后果之后，用户线程能够立刻解决下一个工作，只须要 IO 实现之后通过信号或回调函数的形式将数据传递给用户线程。如下图所示。
因而，在现实的异步环境下，数据筹备阶段和数据拷贝阶段都是由内核实现的，不会对用户线程进行阻塞，这种内核级别的改良天然须要操作系统底层的性能反对。
3.3 事实的异步
事实比现实要骨感一些。
Linux 内核并没有太惹眼的异步 IO 机制，这难不倒各路大神，比方 Node 的作者采纳多线程模仿了这种异步成果。
比方让某个主线程执行次要的非 IO 逻辑操作，另外再起多个专门用于 IO 操作的线程，让 IO 线程进行阻塞 IO 或者非阻塞 IO 加轮询的形式来实现数据获取，通过 IO 线程和主线程之间通信进行数据传递，以此来实现异步。
还有一种计划是 Windows 上的IOCP，它在某种程度上提供了现实的异步，其外部仍然采纳的是多线程的原理，不过是内核级别的多线程。
遗憾的是，用 Windows 做服务器的我的项目并不是特地多，期待 Linux 在异步的畛域上获得更大的提高吧。
4. 异步阻塞？
说完了同步异步、阻塞非阻塞，一个很天然的操作就是对他们进行排列组合。
- 同步阻塞
- 同步非阻塞
- 异步非阻塞
- 异步阻塞
然而异步阻塞是什么鬼？依照上文的解释，该 IO 模型在第一阶段应该是用户线程阻塞，期待数据；第二阶段应该是内核线程（或专门的 IO 线程）解决 IO 操作，而后把数据通过事件或者回调的形式告诉用户线程，既然如此，那么第一步的阻塞齐全没有必要啊！非阻塞调用，而后持续解决其余工作岂不是更好。
因而，压根不存在异步阻塞这种模型哦～
5. 千万分清主语是谁
最初给各位提个醒，和他人探讨阻塞非阻塞的时候千万要带上主语。
如果我问你，epoll是阻塞还是非阻塞？你怎么答复？
应该说，epoll_wait这个函数自身是阻塞的，然而 epoll 会将 socket 设置为非阻塞。因而单纯把 epoll 认为阻塞是太委屈它，认为其是非阻塞又抬举它。
具体对于 epoll 的阐明能够参见 IO 多路复用中的 epoll 局部。
完～