同步和异步

本文通过生动的例子,深入浅出地解释了计算机科学中的同步与异步概念,以及阻塞和非阻塞的区别,帮助读者理解不同场景下选择合适处理方式的重要性。

同步Synchronization也称作制约关系,它是指为完成某种任务而建立的两个或多个进程,这些进程因为要在某些位置上协调它们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系就是源于它们之间的相互合作关系。

异步asynchronous就是不用等待结果,就可以继续其他的事情。

举例:
老张爱喝茶,废话不说,煮开水。
出场人物:老张,水壶两把(普通水壶,简称水壶;会响的水壶,简称响水壶)。

  1. 老张把水壶放到火上,立等水开。(同步阻塞) 老张觉得自己有点傻

  2. 老张把水壶放到火上,去客厅看电视,时不时去厨房看看水开没有。(同步非阻塞
    老张还是觉得自己有点傻,于是变高端了,买了把会响笛的那种水壶。水开之后,能大声发出嘀~~~~的噪音。

  3. 老张把响水壶放到火上,立等水开。(异步阻塞) 老张觉得这样傻等意义不大

  4. 老张把响水壶放到火上,去客厅看电视,水壶响之前不再去看它了,响了再去拿壶。(异步非阻塞)老张觉得自己聪明了。

所谓同步异步,只是对于水壶而言。
普通水壶,同步;响水壶,异步。 虽然都能干活,但响水壶可以在自己完工之后,提示老张水开了。这是普通水壶所不能及的。 同步只能让调用者去轮询自己(情况2中),造成老张效率的低下。

所谓阻塞非阻塞,仅仅对于老张而言。
立等的老张,阻塞;看电视的老张,非阻塞
情况1和情况3中老张就是阻塞的,媳妇喊他都不知道。
虽然3中响水壶是异步的,可对于立等的老张没有太大的意义。所以一般异步是配合非阻塞使用的,这样才能发挥异步的效用。

在Java中,同步异步是并发编程的重要概念,理解它们有助于编写高效的并发应用程序[^2]。 ### 概念 - **同步**:同步是指程序在执行一个任务时,必须等待该任务完成后才能继续执行下一步操作。这种方式确保了对共享资源的协调访问以及操作的顺序执行[^1]。 - **异步**:异步是一种通讯方式,对设备需求简单。计算机多线程的异步处理与同步处理相对,在执行任务时不必等待该任务完成,而是继续执行下一步操作。异步双方不需要共同的时钟,接收方不知道发送方什么时候发送,所以在发送的信息中要有提示接收方开始接收的信息,如开始位,同时在结束时有停止位。并且异步处理不用阻塞当前线程来等待处理完成,而是允许后续操作,直至其它线程将处理完成,并回调通知此线程[^3][^4]。 ### 区别 同步处理时程序需要等待任务完成才能继续后续操作;而异步处理时程序不必等待任务完成,可继续执行下一步操作。异步处理可以提高程序的效率,因为程序能同时处理多个任务,在等待时间较长的任务执行期间可执行其他任务,充分利用计算机资源,提高程序的运行效率;而同步处理更注重操作的顺序性对共享资源的协调访问[^1][^3]。 ### 应用场景 - **同步**:适用于需要协调共享资源访问、保证顺序执行的场景。例如多个线程同时访问同一个文件,为避免数据混乱,需要使用同步机制保证同一时间只有一个线程可以访问该文件[^1]。 - **异步**:适用于可以并行执行、不依赖彼此结果的任务。例如在Web应用中,当用户发起一个文件下载请求时,服务器可以异步处理该请求,在处理下载任务的同时继续响应其他用户的请求,提高服务器的处理效率[^1][^3]。 以下是简单的Java同步异步代码示例: ```java // 同步示例 class SynchronousExample { public static void main(String[] args) { System.out.println("开始同步任务"); synchronousTask(); System.out.println("同步任务完成,继续后续操作"); } public static void synchronousTask() { try { // 模拟耗时操作 Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("同步任务执行完毕"); } } // 异步示例 import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; class AsynchronousExample { public static void main(String[] args) { System.out.println("开始异步任务"); ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); executor.submit(() -> { try { // 模拟耗时操作 Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("异步任务执行完毕"); }); System.out.println("不等待异步任务,继续后续操作"); executor.shutdown(); } } ```
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