理解同步和异步

一种说法

老实说,玩电脑也玩了好几年了;印象中看到”同步和异步”关键字的次数已经记不清了,总感觉自己知道点什么,但却又说不出来什么东西,这是为啥?—— 因为没有深入理解,没有总结;也应了那句古话:纸上学来终觉浅,绝知此事要躬行。 不卖关子了,开始进入正题。

“同步”就好比:你去外地上学(人生地不熟),突然生活费不够了;此时你决定打电话回家,通知家里转生活费过来,可是当你拨出电话时,对方一直处于待接听状态(即:打不通,联系不上),为了拿到生活费,你就不停的oncall、等待,最终可能不能及时要到生活费,导致你今天要做的事都没有完成,而白白花掉了时间。

“异步”就是:在你打完电话发现没人接听时,猜想:对方可能在忙,暂时无法接听电话,所以你发了一条短信(或者语音留言,亦或是其他的方式)通知对方后便忙其他要紧的事了;这时你就不需要持续不断的拨打电话,还可以做其他事情;待一定时间后,对方看到你的留言便回复响应你,当然对方可能转钱也可能不转钱。但是整个一天下来,你还做了很多事情。 或者说你找室友临时借了一笔钱,又开始happy的上学时光了。

简而言之,言而总之:同步就是我强依赖你(对方),我必须等到你的回复,才能做出下一步响应。即我的操作(行程)是顺序执行的,中间少了哪一步都不可以,或者说中间哪一步出错都不可以,类似于编程中程序被解释器顺序执行一样;同时如果我没有收到你的回复,我就一直处于等待、也就是阻塞的状态。 异步则相反,我并不强依赖你,我对你响应的时间也不敏感,无论你返回还是不返回,我都能继续运行;你响应并返回了,我就继续做之前的事情,你没有响应,我就做其他的事情。也就是说我不存在等待对方的概念,我就是非阻塞的。

从上面的例子来看:同步似乎等价于阻塞,异步则等价于非阻塞。其实有些狭义,但不可否认的是,在一定情况下,确实可以这么认为;因为同步一定存在着阻塞状态,而异步一定不存在非阻塞的状态。 但是不是就是说 同步调用 == 阻塞调用呢?然并不是;阻塞和非阻塞强调的是程序在等待调用结果(消息,返回值)时的状态. 阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前,该调用不会阻塞当前线程。 对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的状态,只是从逻辑上当前函数没有返回而已,即同步等待时什么都不干,白白占用着资源。

另一个有趣的例子

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。

总结

同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)所谓同步,就是在发出一个调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。但是一旦调用返回,就得到返回值了。换句话说,就是由调用者主动等待这个调用的结果。而异步则是相反,调用在发出之后,这个调用就直接返回了,所以没有返回结果。换句话说,当一个异步过程调用发出后,调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后,被调用者通过状态、通知来通知调用者,或通过回调函数处理这个调用。

原文链接:知乎问答