阻塞、非阻塞、同步、异步的区别是什么？

同步异步描述的是被调用方。阻塞非阻塞描述的是调用方。二者没有必然联系。

阻塞是调用方A发出命令后，必须等待B返回结果。非阻塞是调用方A发出命令后，A不需要等待B，可以做自己的事情。
同步是B收到A的指令之后会立即执行，A可以得到结果。异步是B收到A的指令之后不会立即执行要做的事情，A的本次调用不会得到结果，但是B执行完要做的事情之后会通知A。

我们常常混淆的同步异步、阻塞非阻塞其实是放在特定场景下的，不能一概而论，IO也分为磁盘IO和网络IO。这里所讲的IO一般指网络IO。

阻塞IO和非阻塞IO：指的是socket编程中发起read函数系统调用读取数据后是否阻塞住
- 如果一直等待到有数据才返回，这个read就是阻塞的，也是同步的
- 如果没有数据就返回-1而不是等待，这个read就是非阻塞的，也是同步的
同步IO和异步IO：指的操作系统内核是否自动将数据从内核空间拷贝到用户空间
- 如果需要read函数自己将数据拷贝到用户空间就是同步IO
- 如果内核自动将数据拷贝到用户空间，并且通知用户，就是异步IO（一般在Linux上用的少，windows有完整实现）
同步执行和异步执行：指的是是否按照代码编写的顺序执行
- 如果按照代码位置顺序执行，就是同步执行
- 如果像js里面的setTimeout，设置了callback之后，执行时候直接执行后面的。到达设定时间才开始执行前面设定的callback函数。就是异步执行。
同步调用和异步调用：指的是是否通过多线程调用函数
- 如果只在单线程内顺序执行方法就是同步调用
- 如果新建线程执行方法就是异步调用
同步请求和异步请求：指的是前端发起的是整体页面请求还是局部请求
- 如果是整个网页的请求那就是同步请求
- 如果是ajax这种局部请求，那就是异步请求，一般会定义回调函数用于接收响应后的处理。

网络IO演进分析

同步阻塞网络IO

最开始学习基础Linux的Socket编程时候，流程如下：

// 伪代码
// 创建 Socket 的时候，可以指定网络层使用的是 IPv4 还是 IPv6，传输层使用的是 TCP 还是 UDP。
listenSocketFd = socket(); 
// 给这个 Socket 绑定一个 IP 地址和端口
bind(listenSocketFd);       
// 监听
listen(listenSocketFd);      
while(1) {
	// 阻塞，等待TCP 全连接队列不为空，内核态拿出对应socket返回用户态
	connSokcetFd = accept(listenSocketFd);
	fds.add(connSokcetFd);
	for (fd : fds) {
		// 阻塞，等待数据就绪，拷贝到用户空间的 buf
		int n = read(fd, buf);  
		// 使用数据做事情
		doThing(buf);
	}
}

客户端和服务端具体的交互流程如下，其中服务端的accept 函数和read 函数都会阻塞，前者等待三次握手结束才会向下执行，后者等待数据就绪才会向下执行（参考小林coding）：

这里主要关注read函数，看下图可以知道会一直阻塞直到数据从网卡拷贝到内核缓冲区完成。read才开始执行将数据从内核空间拷贝到用户空间（参考低并发编程）：

整个同步阻塞IO的流程如下：

上面同步阻塞IO会导致客户端一直阻塞，新客户端连接也不能处理。一种解决办法就是新建一个线程来处理客户端的请求：

while(1) {
	// 阻塞，等待TCP 全连接队列不为空，内核态拿出对应socket返回用户态
	connSokcetFd = accept(listenSocketFd);
	// 新建线程处理客户端请求
	pthread_create（doWork); 
}
void doWork() {
	// 阻塞，等待数据就绪，拷贝到用户空间的 buf
	int n = read(connSokcetFd, buf);  
	// 使用数据做事情
	doThing(buf);  
	// 关闭连接，循环等待下一个连接
	close(connSokcetFd);  
}

扩展知识：进程和socket在内核中的关系：

同步非阻塞网络IO

使用多线程可以避免一个人阻塞其他人，但是效率还是比较低。在发起系统调用read的时候，依旧是阻塞的。而且多线程在用户多时会导致大量线程创建，不是明智之举。所以需要在操作系统层面提供支持，也就是提供非阻塞的 read 函数：

实现的时候就将客户端创建的连接都放到一个集合里面，然后对集合里面的连接不断执行read直到读取到数据：

// 伪代码
while(1) {
	// 阻塞，等待TCP 全连接队列不为空，内核态拿出对应socket返回用户态
	connSokcetFd = accept(listenSocketFd);
	fds.add(connSokcetFd);
	for (fd : fds) {
		// 阻塞，等待数据就绪，拷贝到用户空间的 buf
		int n = read(fd, buf);  
		if (n != -1) {
			// 使用数据做事情
			doThing(buf);
		}
	}
}

整个同步非阻塞IO的流程如下：

总结

同步阻塞和非阻塞都是按照写的代码的顺序执行的，只是后者立即返回错误结果，需要代码层面不断轮询直到拿到结果。

但是不断轮询当前所有的连接是否有数据就绪也不是好的办法，因为每一次轮询都是一次系统调用，开销还是比较大的，所以操作系统实现了 IO多路复用 这一利器避免轮询。我是deltaqin，下篇介绍IO多路复用！