同步、异步、阻塞、非阻塞怎么理解？

学编程的荔枝壳

已于 2025-01-12 21:16:32 修改

阅读量893

点赞数 14

分类专栏：操作系统文章标签：开发语言

于 2025-01-12 21:05:26 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_44062110/article/details/145099443

版权

操作系统专栏收录该内容

4 篇文章

订阅专栏

在计算机科学中，同步、异步、阻塞和非阻塞是描述任务执行和操作的四个重要概念，特别是在并发和并行编程中非常常见。它们决定了操作如何进行、如何等待、以及在执行过程中的行为。下面详细解释这些概念的含义：

1. 同步（Synchronous）

同步指的是操作按顺序进行，必须等待一个操作完成才能开始执行下一个操作。

特点：在同步操作中，调用者发起请求后会等待操作完成，然后再继续执行后续代码。
行为：如果某个操作需要较长时间（如网络请求或文件读取），调用者会在该操作完成之前被阻塞，无法进行其他任务，直到该操作执行完成。
举例：在一个同步函数中，代码会按顺序执行，当前的操作没有完成，下一步不能开始。

例子：

# 同步操作
result = read_file('data.txt')  # 读取文件操作必须等待完成才能继续
process(result)  # 只有文件读取完成后，才能继续处理数据

2. 异步（Asynchronous）

异步指的是操作可以在等待某个任务的结果时继续执行其他任务。当一个操作开始后，不会阻塞当前线程，操作会在后台完成，结果会在未来的某个时间点返回。

特点：异步操作不会阻塞调用者，调用者发起请求后，程序继续执行，而不是等待该操作完成。操作完成后，程序通过回调、事件或其他方式来处理结果。
行为：通过异步编程，程序可以在等待某个操作的结果时进行其他任务，提高效率，尤其在I/O操作时非常有用。
举例：异步操作经常通过回调函数或者事件来处理执行完成后的逻辑。

例子（Python中的异步操作）：

import asyncio

async def read_file(file_path):
    print(f"Start reading {file_path}")
    await asyncio.sleep(2)  # 模拟耗时操作
    print(f"Finished reading {file_path}")
    return "File content"

async def main():
    result = await read_file('data.txt')
    print(result)

asyncio.run(main())  # 异步执行

在这个例子中，read_file 是一个异步函数，调用它时不会阻塞程序的其他操作，可以并行执行其他任务。

3. 阻塞（Blocking）

阻塞指的是操作在等待过程中会阻塞当前执行的线程，直到该操作完成。阻塞操作会占用调用线程，导致该线程无法执行其他任务。

特点：阻塞操作在等待完成时会停滞，直到操作结束才会继续执行后续的代码。
行为：调用线程会被停止，直到该操作完成，无法做其他事。常见的阻塞操作包括文件读取、网络请求、数据库查询等。
举例：在一个阻塞的操作中，线程会被挂起，直到操作返回结果。

例子：

# 阻塞操作
result = read_file('data.txt')  # 阻塞，直到文件读取完成
print(result)  # 等待文件读取完成后才会输出

4. 非阻塞（Non-blocking）

非阻塞指的是操作不会使当前线程被阻塞，它会立即返回，操作会在后台进行，而调用者可以继续执行其他任务。非阻塞操作通常需要检查操作是否完成，并处理结果。

特点：非阻塞操作允许程序继续执行其他任务，不会因为某个操作的等待而停滞。
行为：非阻塞操作不会让调用线程进入等待状态，而是会立刻返回，表示操作正在后台进行。调用者可以通过轮询或回调机制来获取操作结果。
举例：某些操作（如文件IO、网络请求等）可以设置为非阻塞，这样程序会继续执行，直到操作完成。

例子：

import os
import fcntl

# 非阻塞文件读取（POSIX系统的非阻塞文件操作）
fd = os.open('data.txt', os.O_RDONLY)
flags = fcntl.fcntl(fd, fcntl.F_GETFL)
fcntl.fcntl(fd, fcntl.F_SETFL, flags | os.O_NONBLOCK)

try:
    content = os.read(fd, 100)
except BlockingIOError:
    print("File read is non-blocking, operation is not complete yet")