一篇文章理解阻塞、非阻塞、同步、異步

理解阻塞、非阻塞、同步、異步

首先說明，這些都是在特點(diǎn)場景下或者相對情況的詞匯，OK，接下來開門見山。

阻塞

可以很直觀的理解，就如節(jié)假日高速路出口收費(fèi)站一樣，上圖片：

9個收費(fèi)亭，同時來了一大波車，這時候同一時刻只能有9輛車在收費(fèi)，剩下的車都在只能在后面排隊(duì)等待，這就是現(xiàn)實(shí)中很直觀的阻塞現(xiàn)象。這9個收費(fèi)亭，就是一個瓶頸，或許畫為這樣更符合大家對瓶頸二字的理解：

第1張圖中，高速公路源源不斷的車輛到來，和第二張圖的效果其實(shí)表示一樣。

OK，看圖明白了現(xiàn)象，分析一下為什么會阻塞?

1.數(shù)量上：

到來車輛數(shù)——大量

收費(fèi)站數(shù)——小于等于9個

結(jié)論：在要過卡的汽車數(shù)量大于收費(fèi)亭數(shù)量時，就會有阻塞現(xiàn)象。

2.速度上：

到來車輛速度——快速

收費(fèi)站過卡速度——慢

結(jié)論：在收費(fèi)站過卡速度比車輛到來的速度慢時，就會有阻塞現(xiàn)象。

綜合起來就是：因?yàn)榱坎詈退俣炔睿瑢?dǎo)致阻塞現(xiàn)象。

思考問題，為什么會有量差？

因?yàn)橛行┵Y源是有限的，是很難避免的，高速公路出口區(qū)域的大小有限，收費(fèi)亭的個數(shù)會根據(jù)合理的規(guī)劃設(shè)立，即使設(shè)立了1千個收費(fèi)亭，從高速路到來的汽車跑到距離最遠(yuǎn)的那個收費(fèi)亭也是相當(dāng)遠(yuǎn)，沒有車主愿意跑那么遠(yuǎn)去收費(fèi)，它就形同虛設(shè)，有效收費(fèi)亭數(shù)就還是一個相對很小的數(shù)量。同時，還需要考慮成本因素。

在程序里，比如數(shù)據(jù)庫連接池里的連接是有限的，比如10條連接，但1毫秒內(nèi)需要做1000個查詢，就會形成阻塞現(xiàn)象。

而速度差是客觀存在的，收費(fèi)亭還需要經(jīng)過不斷的發(fā)展，才能達(dá)到和高速公路相匹配的速度，但收費(fèi)亭還有一個作用就是讓高速的車輛減速下來，去匹配非高速公路的速度。

在程序里，數(shù)據(jù)庫查詢，需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)IO和磁盤IO，相同的內(nèi)容怎么都比在本機(jī)內(nèi)存中直接檢索出來要慢。

阻塞，其實(shí)是一個客觀存在的現(xiàn)象，它本質(zhì)上是沒法繞開的。

既然繞不開，那……非阻塞又是什么？

非阻塞

還是上面的例子，車輛經(jīng)過高速路收費(fèi)亭，非阻塞更像是改版的ETC，車輛進(jìn)高速，掃一下車牌登記一下，車輛離開高速，掃一下車牌登記一下，然后車輛離開了，開出個幾百米后車主手機(jī)才收到ETC被扣費(fèi)的短信，此時高速路收費(fèi)才算完成。整個過程，停留的時間很短，如果車牌識別效率非常高，甚至可以把車卡的桿去掉，這樣車輛就無需停留。

無需停留即速度與車輛到來速度相匹配，即沒有阻塞現(xiàn)象。

那是真的沒有阻塞了嗎？怎么可能，只是從車的角度來看，車確實(shí)不阻塞了，但從整個收費(fèi)程序來看，車輛跑出幾百米后才收費(fèi)成功，就表示實(shí)際上自動扣費(fèi)的速度比較慢，阻塞范圍縮小到了自動扣費(fèi)上。

把阻塞范圍縮小，縮短主體停留時間，就是非阻塞要做的事情。

到這里，先記住這個結(jié)論，先折起一小部分內(nèi)容留最后總結(jié)聯(lián)系上下文……

同步

下班回家到家門口的時候，開門經(jīng)過以下步驟：

• 1.掏鑰匙（還需要從幾百把鑰匙里挑選鑰匙請忽略鑰匙的步驟）
• 2.插入門鎖孔（磁卡鎖、指紋鎖、人臉鎖等，請積極回憶用鑰匙的日子）
• 3.旋轉(zhuǎn)鑰匙，開門

正常來說，三個步驟是順序依賴的，這三步驟你怎么換人分著做，都會等待前一個步驟完成。

這時候，如果沒有別的事情干擾，基本上我們會一個人去完成整個開門的事情，因?yàn)閾Q人，也需要時間。

開門的人，看作一個主體；整個開門過程，可以看作一個事務(wù)。那么：

一個主體獨(dú)自完成一個事務(wù)，便可以認(rèn)為這個過程是同步的。

在程序里，給員工張三發(fā)一個節(jié)日祝福短信，步驟相似：

public static void main(String[] args) {
        // 給員工張三發(fā)一個節(jié)日祝福短信，步驟相似：

        // 1. 先把員工張三的信息查找出來
        Employee employee = findEmployee("張三");

        // 2. 編輯短信：”祝張三先生節(jié)日快樂，闔家幸福！“
        String message = "祝張三" + employee.getGender() + "節(jié)日快樂，闔家幸福！";

        // 3. 調(diào)用短信發(fā)送API發(fā)送短信內(nèi)容到員工的手機(jī)號碼
        sendMessage(employee.getPhone(), message);
    }

1.先把員工張三的信息查找出來

2.編輯短信：”祝張三先生節(jié)日快樂，闔家幸福！“

3.調(diào)用短信發(fā)送API發(fā)送短信內(nèi)容到員工的手機(jī)號碼

整個事務(wù)都在一條線程里順序完成，則屬于同步操作。

同步的核心，是一個主體。主要看你把什么定為一個主體。

異步

接著上面，同步是一個主體做事，那么異步，就是多個主體做事。

比如開門的例子，如果把主體具體到手，右手在做開門這些步驟時，左手可能在摘下口罩，這時候兩件事情都不沖突，摘下口罩后，還可以撓撓頭，抓抓癢，左手可以為所欲為（左手千萬別掰斷右手）。

同一時刻，多個主體在做事，就屬于異步。

在程序里，線程1給張三發(fā)節(jié)日祝福短信，線程2給李四發(fā)節(jié)日祝福短信，線程3給王五發(fā)，完全沒有問題，為所欲為有木有。

當(dāng)然，如果多個線程在做相同的事情，也可以叫并發(fā)。

思考問題，什么時候建議異步？

當(dāng)多個事情沒有沖突，而你又有足夠的資源去同時展開工作時。

比如邊開門邊撓頭的例子，如果你的左手因?yàn)閿?shù)錢導(dǎo)致短暫性發(fā)麻無力，只有右手可以活動，那么邊開門邊撓頭只會讓你在切換這兩件事的時候花費(fèi)更多的時間。

在代碼里，如果想要給張三同時發(fā)出去短信和郵件，則可以使用異步的方式去實(shí)現(xiàn)：

public static void main(String[] args) {
        // 給員工張三發(fā)一個節(jié)日祝福短信，步驟相似：

        // 1. 先把員工張三的信息查找出來
        Employee employee = findEmployee("張三");

        // 開啟線程2去發(fā)郵件
        new Thread(() -> {// 這里邊的就是異步操作
            // 編輯郵件
            String mailMessage = "祝h3>張三/h3>" + employee.getGender() + "節(jié)日快樂，闔家幸福！";
            // 發(fā)送郵件
            sendEmail(employee.getEmail(), mailMessage);
        }).start();

        // 2. 編輯短信：”祝張三先生節(jié)日快樂，闔家幸福！“
        String message = "祝張三" + employee.getGender() + "節(jié)日快樂，闔家幸福！";

        // 3. 調(diào)用短信發(fā)送API發(fā)送短信內(nèi)容到員工的手機(jī)號碼
        sendMessage(employee.getPhone(), message);
    }

1.先把員工張三的信息查找出來

2.線程1（main線程）：編輯短信；線程2：編輯郵件

3.線程1（main線程）：發(fā)送短信；線程2：發(fā)送郵件

線程2在start()后，main線程就可以繼續(xù)往下執(zhí)行了，main線程并不會等待線程2執(zhí)行完成，也就是說，異步有一個特點(diǎn)——非阻塞。

異步可以加上回調(diào)這個利器，在執(zhí)行出結(jié)果時，通過回調(diào)的方式，去反饋結(jié)果，這里不展開細(xì)談。

總結(jié)

因?yàn)椴糠仲Y源有限，所以阻塞客觀存在的，可以簡單的理解為有排隊(duì)等待的現(xiàn)象，就是阻塞。

非阻塞主要是把阻塞范圍縮小，或者把可以延遲完成的事情異步完成，縮短主體停留時間。

最后回到收費(fèi)亭的非阻塞例子，車輛在經(jīng)過出高速的收費(fèi)亭登記后，就讓另一條線程去執(zhí)行收費(fèi)操作，并不影響車輛通行，等車輛行駛出幾百米后，異步的線程執(zhí)行完畢，短信也發(fā)到了車主的手機(jī)上。

多加一些思考就能發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗俣仁窍鄬Φ?，阻塞也是相對的，收費(fèi)亭A的速度慢，但是對于它自己來說，它已經(jīng)是全速了，它沒停過就沒有阻塞，但是高速路到來B的車因?yàn)樗Ｏ聛淼却耍宰枞氂蠥和B相互參照，才能看出誰是瓶頸。

同步和異步，也是相對的，這取決于主體的粒度，應(yīng)用服務(wù)里A有100條線程在協(xié)同完成任務(wù)X，主體為線程時，他們是異步的，但當(dāng)你把整個服務(wù)A看作一個整體時，他是同步的，因?yàn)椴还苣銉?nèi)部有多少線程，你都只是完成了任務(wù)X，僅由一個主體，完成一個事務(wù)，就是同步。

運(yùn)用這些思維，可以很好的去理解阻塞隊(duì)列、線程池、連接池等組件，以后有空再展開吧。

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