同步与异步IO、阻塞与非阻塞IO

本文详细解释了同步、异步、阻塞和非阻塞的概念,并通过实例如CSocket中的Connect和Receive函数说明它们的区别。强调了同步不等于阻塞,异步也不等于非阻塞,并讨论了三种返回结果方式:状态、通知和回调。

很多时候我们常常看到同步与异步,阻塞与非阻塞的出现。有的地方直接将同步与阻塞画上了等号。异步与非阻塞画上了等号。

事实上这是不对的。同步不等于阻塞,而异步也不等于非阻塞。下面就来仔细的看看同步与异步、阻塞与非阻塞的概念差别,及他们的组合应用。

同步:所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。按照这个定义,其实绝大多数函数都是同步调用(例如sin, isdigit 等)。

但是一般而言,我们在说同步、异步的时候,特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务。最常见的例子就是 SendMessage。

该函数发送一个消息给某个窗口,在对方处理完消息之前,这个函数不返回。当对方处理完毕以后,该函数才把消息处理函数所返回的 LRESULT 值返回给调用者

异步:异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。以 CAsycSocket类为例(注意,CSocket 从CAsyncSocket 派生,但是起功能已经由异步转化为同步),当一个客户端通过调用 Connect 函数发出一个连接请求后,调用者线程立刻可以朝下运行。当连接真正建立起来以后,socket 底层会发送一个消息通知该对象。

这里 提到执行部件和调用者通过三种途径返回结果:状态、通知和回调。可以使用哪一种依赖于执行部件的实现,除非执行部件提供多种选择,否则不受调用者控制。

如果执行部件用状态来通知,那么调用者就需要每隔一定时间检查一次,效率就很低(有些初学多线程编程的人,总喜欢用一个循环去检查某个变量的值,这其实是一种很严重的错误)。如果是使用通知的方式,效率则很高,因为执行部件几乎不需要做额外的操作。至于回调函数,其实和通知没太多区别

阻塞:阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。函数只有在得到结果之后才会返回。

有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来,实际上他是不同的。对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的,只是从逻辑上当前函数没有返回而已。

例如,我们在 CSocket 中调用Receive 函数,如果缓冲区中没有数据,这个函数就会一直等待,直到有数据才返回。而此时,当前线程还会继续处理各种各样的消息。如果主窗口和调用函数在同一个线程中,除非你在特殊的界面操作函数中调用,其实主界面还是应该可以刷新。

socket 接收数据的另外一个函数 recv 则是一个阻塞调用的例子。当 socket 工作在阻塞模式的时候,如果没有数据的情况下调用该函数,则当前线程就会被挂起,直到有数据为止。

非阻塞:非阻塞和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而会立刻返回。

上面这些概念都是教科书的概念,下面谈谈个人的理解。所谓同步就是当一个进程发起一个函数(任务)调用的时候,一直会到函数(任务)完成。进程继续往下执行。而异步这不会这样,异步情况下是当一个进程发起一个函数(任务)调用的时候,不会等函数返回,而是继续往下执行当,函数返回的时候通过状态、通知、事件。等方式通知进程任务完成。

而阻塞和非阻塞的概念相对明了多了。阻塞是当请求不能满足的时候就试进程挂起,非阻塞则是直接返回。

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