一篇文章理解阻塞、非阻塞、同步、异步

目录

• 理解阻塞、非阻塞、同步、异步
• 阻塞
• 非阻塞
• 同步
• 异步
• 总结

理解阻塞、非阻塞、同步、异步

首先说明，这些都是在特点场景下或者相对情况的词汇，OK，接下来开门见山。

阻塞

可以很直观的理解，就如节假日高速路出口收费站一样，上图片：

9个收费亭，同时来了一大波车，这时候同一时刻只能有9辆车在收费，剩下的车都在只能在后面排队等待，这就是现实中很直观的阻塞现象。这9个收费亭，就是一个瓶颈，或许画为这样更符合大家对瓶颈二字的理解：

第1张图中，高速公路源源不断的车辆到来，和第二张图的效果其实表示一样。

OK，看图明白了现象，分析一下为什么会阻塞?

1.数量上：

到来车辆数——大量

收费站数——小于等于9个

结论：在要过卡的汽车数量大于收费亭数量时，就会有阻塞现象。

2.速度上：

到来车辆速度——快速

收费站过卡速度——慢

结论：在收费站过卡速度比车辆到来的速度慢时，就会有阻塞现象。

综合起来就是：因为量差和速度差，导致阻塞现象。

思考问题，为什么会有量差？

因为有些资源是有限的，是很难避免的，高速公路出口区域的大小有限，收费亭的个数会根据合理的规划设立，即使设立了1千个收费亭，从高速路到来的汽车跑到距离最远的那个收费亭也是相当远，没有车主愿意跑那么远去收费，它就形同虚设，有效收费亭数就还是一个相对很小的数量。同时，还需要考虑成本因素。

在程序里，比如数据库连接池里的连接是有限的，比如10条连接，但1毫秒内需要做1000个查询，就会形成阻塞现象。

而速度差是客观存在的，收费亭还需要经过不断的发展，才能达到和高速公路相匹配的速度，但收费亭还有一个作用就是让高速的车辆减速下来，去匹配非高速公路的速度。

在程序里，数据库查询，需要经过网络IO和磁盘IO，相同的内容怎么都比在本机内存中直接检索出来要慢。

阻塞，其实是一个客观存在的现象，它本质上是没法绕开的。

既然绕不开，那……非阻塞又是什么？

非阻塞

还是上面的例子，车辆经过高速路收费亭，非阻塞更像是改版的ETC，车辆进高速，扫一下车牌登记一下，车辆离开高速，扫一下车牌登记一下，然后车辆离开了，开出个几百米后车主手机才收到ETC被扣费的短信，此时高速路收费才算完成。整个过程，停留的时间很短，如果车牌识别效率非常高，甚至可以把车卡的杆去掉，这样车辆就无需停留。

无需停留即速度与车辆到来速度相匹配，即没有阻塞现象。

那是真的没有阻塞了吗？怎么可能，只是从车的角度来看，车确实不阻塞了，但从整个收费程序来看，车辆跑出几百米后才收费成功，就表示实际上自动扣费的速度比较慢，阻塞范围缩小到了自动扣费上。

把阻塞范围缩小，缩短主体停留时间，就是非阻塞要做的事情。

到这里，先记住这个结论，先折起一小部分内容留最后总结联系上下文……

同步

下班回家到家门口的时候，开门经过以下步骤：

• 1.掏钥匙（还需要从几百把钥匙里挑选钥匙请忽略钥匙的步骤）
• 2.插入门锁孔（磁卡锁、指纹锁、人脸锁等，请积极回忆用钥匙的日子）
• 3.旋转钥匙，开门

正常来说，三个步骤是顺序依赖的，这三步骤你怎么换人分着做，都会等待前一个步骤完成。

这时候，如果没有别的事情干扰，基本上我们会一个人去完成整个开门的事情，因为换人，也需要时间。

开门的人，看作一个主体；整个开门过程，可以看作一个事务。那么：

一个主体独自完成一个事务，便可以认为这个过程是同步的。

在程序里，给员工张三发一个节日祝福短信，步骤相似：

public static void main(String[] args) {
        // 给员工张三发一个节日祝福短信，步骤相似：

        // 1. 先把员工张三的信息查找出来
        Employee employee = findEmployee("张三");

        // 2. 编辑短信：”祝张三先生节日快乐，阖家幸福！“
        String message = "祝张三" + employee.getGender() + "节日快乐，阖家幸福！";

        // 3. 调用短信发送API发送短信内容到员工的手机号码
        sendMessage(employee.getPhone(), message);
    }

1.先把员工张三的信息查找出来

2.编辑短信：”祝张三先生节日快乐，阖家幸福！“

3.调用短信发送API发送短信内容到员工的手机号码

整个事务都在一条线程里顺序完成，则属于同步操作。

同步的核心，是一个主体。主要看你把什么定为一个主体。

异步

接着上面，同步是一个主体做事，那么异步，就是多个主体做事。

比如开门的例子，如果把主体具体到手，右手在做开门这些步骤时，左手可能在摘下口罩，这时候两件事情都不冲突，摘下口罩后，还可以挠挠头，抓抓痒，左手可以为所欲为（左手千万别掰断右手）。

同一时刻，多个主体在做事，就属于异步。

在程序里，线程1给张三发节日祝福短信，线程2给李四发节日祝福短信，线程3给王五发，完全没有问题，为所欲为有木有。

当然，如果多个线程在做相同的事情，也可以叫并发。

思考问题，什么时候建议异步？

当多个事情没有冲突，而你又有足够的资源去同时展开工作时。

比如边开门边挠头的例子，如果你的左手因为数钱导致短暂性发麻无力，只有右手可以活动，那么边开门边挠头只会让你在切换这两件事的时候花费更多的时间。

在代码里，如果想要给张三同时发出去短信和邮件，则可以使用异步的方式去实现：

public static void main(String[] args) {
        // 给员工张三发一个节日祝福短信，步骤相似：

        // 1. 先把员工张三的信息查找出来
        Employee employee = findEmployee("张三");

        // 开启线程2去发邮件
        new Thread(() -> {// 这里边的就是异步操作
            // 编辑邮件
            String mailMessage = "祝<h3>张三</h3>" + employee.getGender() + "节日快乐，阖家幸福！";
            // 发送邮件
            sendEmail(employee.getEmail(), mailMessage);
        }).start();

        // 2. 编辑短信：”祝张三先生节日快乐，阖家幸福！“
        String message = "祝张三" + employee.getGender() + "节日快乐，阖家幸福！";

        // 3. 调用短信发送API发送短信内容到员工的手机号码
        sendMessage(employee.getPhone(), message);
    }

1.先把员工张三的信息查找出来

2.线程1（main线程）：编辑短信；线程2：编辑邮件

3.线程1（main线程）：发送短信；线程2：发送邮件

线程2在start()后，main线程就可以继续往下执行了，main线程并不会等待线程2执行完成，也就是说，异步有一个特点——非阻塞。

异步可以加上回调这个利器，在执行出结果时，通过回调的方式，去反馈结果，这里不展开细谈。

总结

因为部分资源有限，所以阻塞客观存在的，可以简单的理解为有排队等待的现象，就是阻塞。

非阻塞主要是把阻塞范围缩小，或者把可以延迟完成的事情异步完成，缩短主体停留时间。

最后回到收费亭的非阻塞例子，车辆在经过出高速的收费亭登记后，就让另一条线程去执行收费操作，并不影响车辆通行，等车辆行驶出几百米后，异步的线程执行完毕，短信也发到了车主的手机上。

多加一些思考就能发现，因为速度是相对的，阻塞也是相对的，收费亭A的速度慢，但是对于它自己来说，它已经是全速了，它没停过就没有阻塞，但是高速路到来B的车因为它停下来等待了，所以阻塞须有A和B相互参照，才能看出谁是瓶颈。

同步和异步，也是相对的，这取决于主体的粒度，应用服务里A有100条线程在协同完成任务X，主体为线程时，他们是异步的，但当你把整个服务A看作一个整体时，他是同步的，因为不管你内部有多少线程，你都只是完成了任务X，仅由一个主体，完成一个事务，就是同步。

运用这些思维，可以很好的去理解阻塞队列、线程池、连接池等组件，以后有空再展开吧。

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