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漫話:如何給女朋友解釋什麼是IO中的阻塞、非阻塞、同步、異步?

來自:漫話編程(微信號:mhcoding)

漫小畫

擅長漫話

程小員

擅長編程

周末在家加班,正在瘋狂的擼代碼,女朋友很開心的跑過來,手裡拿著他剛剛畫好的一副漫畫。

我剛剛畫了一個很好看的漫畫,能不能幫我做個網站把它上傳到網上啊?




做網站可難不倒我。漫畫上傳,你希望是同步的還是異步的啊?


啥同步異步的我不懂,同步吧。




哦,那是阻塞的還是非阻塞的呢?


額、阻塞吧。




恭喜你,選擇了一種最慢的方式。



什麼鬼嘛,你給我繞懵了,給我講講這都是啥意思。



同步、異步、阻塞、非阻塞都是和IO(輸入輸出)有關的概念。最簡單的檔案讀取就是IO操作。而在檔案讀取這件事兒上,可以有多種方式。

又拽概念了,你先給我說說啥叫同步、啥叫異步。




好吧,你去給我燒點水,泡杯咖啡我慢慢給你講。


什麼是同步和異步

說到燒水,我們都是通過熱水壺來燒水的。在很久之前,科技還沒有這麼發達的時候,如果我們要燒水,需要把水壺放到火爐上,我們通過觀察水壺內的水的沸騰程度來判斷水有沒有燒開。

隨著科技的發展,現在市面上的水壺都有了提醒功能,當我們把水壺插電之後,水壺水燒開之後會通過聲音提醒我們水開了。

對於燒水這件事兒來說,傳統水壺的燒水就是同步的,高科技水壺的燒水就是異步的。

同步請求,A呼叫B,B的處理是同步的,在處理完之前他不會通知A,只有處理完之後才會明確的通知A。

異步請求,A呼叫B,B的處理是異步的,B在接到請求後先告訴A我已經接到請求了,然後異步去處理,處理完之後通過回呼等方式再通知A。

所以說,同步和異步最大的區別就是被呼叫方的執行方式和傳回時機。同步指的是被呼叫方做完事情之後再傳回,異步指的是被呼叫方先傳回,然後再做事情,做完之後再想辦法通知呼叫方。

原來是這樣啊,那阻塞和非阻塞呢?




別急,聽我慢慢和你說。


什麼是阻塞和非阻塞

還是那個燒水的例子,當你把水放到水壺裡面,按下開關後,你可以坐在水壺前面,別的事情什麼都不做,一直等著水燒好。你還可以先去客廳看電視,等著水開就好了。

對於你來說,坐在水壺前面等就是阻塞的,去客廳看電視等著水開就是非阻塞的。

阻塞請求,A呼叫B,A一直等著B的傳回,別的事情什麼也不乾。

非阻塞請求,A呼叫B,A不用一直等著B的傳回,先去忙別的事情了。

所以說,同步和異步最大的區別就是在被呼叫方傳回結果之前的這段時間內,呼叫方是否一直等待。阻塞指的是呼叫方一直等待別的事情什麼都不做。非阻塞指的是呼叫方先去忙別的事情。

那阻塞和同步難道不是同一回事兒嗎?




當然不是啦。


阻塞、非阻塞和同步、異步的區別

首先,前面已經提到過,阻塞、非阻塞和同步、異步其實針對的物件是不一樣的。阻塞、非阻塞說的是呼叫者,同步、異步說的是被呼叫者。

有人認為阻塞和同步是一回事兒,非阻塞和異步是一回事。但是這是不對的。

先來看同步場景中是如何包含阻塞和非阻塞情況的。

我們是用傳統的水壺燒水。在水燒開之前我們一直做在水壺前面,等著水開。這就是阻塞的。

我們是用傳統的水壺燒水。在水燒開之前我們先去客廳看電視了,但是水壺不會主動通知我們,需要我們時不時的去廚房看一下水有沒有燒開。這就是非阻塞的。

再來看異步場景中是如何包含阻塞和非阻塞情況的。

我們是用帶有提醒功能的水壺燒水。在水燒發出提醒之前我們一直做在水壺前面,等著水開。這就是阻塞的。

我們是用帶有提醒功能的水壺燒水。在水燒發出提醒之前我們先去客廳看電視了,等水壺發出聲音提醒我們。這就是非阻塞的。

奧,我明白了。阻塞非阻塞說的是我,同步異步說的是水壺。




你可以簡單的這麼理解。


那我的網站我想選擇異步非阻塞的形式。




其實阻塞、非阻塞和同步、異步之間的組合併不是全都有的。


那都有那些呢?



Java中的三種IO模型

在Java語言中,一共提供了三種IO模型,分別是阻塞IO(BIO)、非阻塞IO(NIO)、異步IO(AIO)。

這裡面的BIO和NIO都是同步的IO模型,即同步阻塞IO和同步非阻塞IO,異步IO指的是異步非阻塞IO。

BIO (Blocking I/O):同步阻塞I/O樣式,資料的讀取寫入必須阻塞在一個執行緒內等待其完成。

NIO (New I/O):同時支持阻塞與非阻塞樣式,但主要是使用同步非阻塞IO。

AIO (Asynchronous I/O):異步非阻塞I/O模型。

額、剛剛好像明白了,現在又不懂了。




那我再拿燒水的例子給你解釋一遍。


BIO (Blocking I/O):有一排水壺在燒開水,BIO的工作樣式就是,叫一個執行緒停留在一個水壺那,直到這個水壺燒開,才去處理下一個水壺。但是實際上執行緒在等待水壺燒開的時間段什麼都沒有做。

NIO (New I/O):NIO的做法是叫一個執行緒不斷的輪詢每個水壺的狀態,看看是否有水壺的狀態發生了改變,從而進行下一步的操作。

AIO ( Asynchronous I/O):為每個水壺上面裝了一個開關,水燒開之後,水壺會自動通知我水燒開了。

奧,你就說燒水我就明白了。




嗯,這就是Java中的三種IO模型。


Java好厲害啊,自己都能實現這些IO組合。




也不是啦,Java中的IO還是借助操作系統的IO模型的,只不過是對操作系統IO模型的封裝而已啦。


那你再給我講講操作系統的IO模型吧。



滴滴滴滴,這時候水壺響了,打斷了女朋友的發問。女朋友去拿來燒好的熱水,給我泡了一杯咖啡。

諾,給你咖啡,我選好了,你就用AIO給我實現個漫畫上傳的網站吧。我晚上就要用。




額…



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