30分钟了解同步，异步，阻塞，非阻塞

同步，异步，阻塞，非阻塞，在一些场景下，它们是同一个概念的不同名字；在另一些场景下，它们是不同的概念。

一 描述任务的时候，它们是同一概念的不同名字：

同步，阻塞，串行是同一概念。

异步，非阻塞，并行是同一个概念。

二 处理I/O的时候，它们是不同的概念：

I/O操作有两种类型，同步I/O和异步I/O。I/O操作的过程，通常分为两步：

    第一步，等待数据从网络中到达，缓存到内核空间。

    第二步，把数据从内核空间，拷贝到进程空间。

同步I/O与异步I/O的区别在于第二步，同步需要主动把数据从内核空间拷贝到进程空间；异步由操作系统内核完成数据的拷贝。

其中，同步I/O又分为：同步阻塞式I/O（数据没有准备好，一直等着，直到数据准备好，一个线程只能管理一个IO），同步非阻塞式I/O（数据没有准备好，返回错误码，然后隔一段时间，过来看一下，直到数据准备好，一个线程可以管理多个IO），同步多路复用是I/O（多路复用，select：阻塞在select上，当某一个IO可以操作时，select返回，然后遍历所有IO，找到可以操作的IO，进行操作。多路复用，epoll：阻塞在epoll上，当某一个IO可以操作时， epoll返回，返回值中记录哪个IO可以操作，拿到返回值，直接进行IO操作）；异步I/O只有一种（数据没有准备好，直接返回，收到数据准备好的通知后，再处理数据）。

下面，我们结合具体的API，来看下它们之间的区别。处理I/O的时候，所有的套接字编程都是同步I/O，只有使用了特殊的API才是异步I/O。

2.1 同步I/O API

1、同步阻塞式I/O

标红的这部分过程就是阻塞，直到阻塞结束recvfrom才能返回。

图1 同步阻塞是I/O

2、同步非阻塞式I/O

进程把一个套接字设置成非阻塞是在通知内核，当所请求的I/O操作不能立即完成时，不要把进程投入睡眠，而是返回一个错误。可以看出recvfrom是立即返回的，但是需要调用方不停的轮询。

图2 同步非阻塞式I/O

3、同步多路复用式I/O

虽然I/O多路复用的函数也是阻塞的，但是其与以上两种还是有不同的，I/O多路复用是阻塞在select，epoll这样的系统调用之上，而没有阻塞在真正的I/O系统调用如recvfrom之上。

2.2 异步I/O API

1、异步I/O

虽然I/O多路复用的函数也是阻塞的，但是其与以上两种还是有不同的，I/O多路复用是阻塞在select，epoll这样的系统调用之上，而没有阻塞在真正的I/O系统调用如recvfrom之上。红线标记处说明在调用时就可以立马返回，等函数操作完成会通知我们。

图3 异步I/O

参考链接：

1 http://yaocoder.blog.51cto.com/2668309/1308899

2 http://stackoverflow.com/questions/2625493/asynchronous-vs-non-blocking

3 http://my.oschina.net/dclink/blog/287198