node.js中对同步,异步,阻塞与非阻塞的理解

释放双眼,带上耳机,听听看~!

我们都知道javascript是单线程的,node.js是一个基于Chrome V8 引擎的 javascript 运行时环境,注意 node.js 不是一门语言,别搞错了。

javascript为什么是单线程的,这么做有什么好处?

因为历史原因,js的出现主要是为了解决页面的交互和操作DOM,如果是多线程的,就会带来比较复杂的同步问题。

比如两个线程同时操作一个DOM,那最终页面显示上会以哪个线程操作为准,这就是个问题。而单线程就没有这种问题。

创建线程是需要消耗资源的,早期js是嵌在网页中被浏览器解释运行的,如果是多线程那必然会消耗比较多的资源,显然与js的定位不符。

还有多线程之间的上下文切换也会比较消耗时间,这也是js是单线程的原因,估计js单线程这个特征以后也不会改变。

单线程的好处:1、没有线程间同步问题。2、节省创建线程资源。3、节省上下文切换时间。

但是单线程也有问题,所有的操作都必须一个一个来,如果中间有一个操作非常耗时,那整个运行都会阻塞在那里。

为了解决这个问题,js引入了事件和回调函数机制,对于一个IO操作,比如一个ajax,当发出一个异步请求后,程序不会阻塞在那里等待结果的返回,而是继续执行下面的代码。

当请求成功获取到结果后,就会调用回调函数来处理后面的事情,这个就是异步的非阻塞。

 

当然,异步 与 非阻塞,同步 与 阻塞,这两者之间概念很容易搞混。 

一、同步与异步关注的是消息的通知方式。

同步,当发起一个调用时,在没有获取结果之前,调用不会返回,直到获取结果。事一件一件做,做完一件再做下一件。

异步,当发起一个调用时,在没有获取结果之前,调用就返回了,调用者并不会立即得到结果,而是被调用者通知调用者。通过回调函数处理结果。

 

二、阻塞与非阻塞关注的是等待结果(返回值)时的状态

阻塞,在等待结果的过程中,不能干其他事,线程被挂起,直到结果返回。

非阻塞,在等待结果的过程中,还能干其他事,线程不会被阻塞。

 

同步阻塞方式:

比如,你打电话问老婆今晚吃什么,老婆在电话那边一直想啊想,你在电话这边不干别的,就一直等啊等,电话始终未挂,直到她说吃火锅,电话才挂掉。

同步非阻塞方式:

比如,你打电话问老婆今晚吃什么,老婆在电话那边一直想啊想,你在电话这边该干什么干什么,电话始终未挂,直到她说吃火锅,电话才挂掉。

异步阻塞方式:

比如,你打电话问老婆今晚吃什么,老婆说我想想,过一会跟你打话。你在电话这边什么也没干,就一直等着这个电话。

异步非阻塞方式:

比如,你打电话问老婆今晚吃什么,老婆说我想想,过一会跟你打话。你在电话这边想干什么干什么,如果有电话来了,再处理电话。

阻塞与非阻塞是调用方决定的,在等待结果的过程中, 是否还可以干其他事。

同步与异步是被调用方决定的,决定是马上给你答案,还是过会通知你,给你答案。

 

 

之前看过一个很形象的例子来说明同步异步阻塞非阻塞。
场景: 小明使用 chrome 下载一个软件。

  1. 同步阻塞

小明使用 没有提醒功能的chrome 下载一个软件。小明 一直坐在电脑面前什么事也不做, 等待软件下载完成。
阻塞:小明(调用者) 等待电脑下载完成,什么事也不做(当前进程挂起) 。
同步: 没有提醒功能的 chrome(被调用者)
总结: 调用结果返回前,进程挂起,等待调用结果返回。效率低

2.异步阻塞

小明使用 有提醒功能的chrome(下载完成会 '叮'一声提醒用户) 下载软件。小明一直坐在电脑前什么事也不做,等待软件下载完成。
阻塞:小明(调用者) 等待电脑下载完成,什么事也不做(当前进程挂起)。
异步:有提醒功能的 chrome,下载完成的时候会提醒小明。(调用结果返回时会通知进程)
总结:虽然调用结果返回会通知进程,但是调用结果返回前,当前进程挂起。所以同样效率低

这里我们可以看出,同步和异步是一种 消息通知机制, 是相对于被调用者而言的。

同步:

A调用B,B处理直到获得结果,才返回给A。
需要调用者一直等待和确认调用结果是否返回, 然后继续往下执行。

异步:

A调用B,B直接返回。无需等待结果,B通过状态,通知等来通知A或回调函数来处理。
调用结果返回时, 会以消息或回调的方式通知调用者。

3.同步非阻塞

小明使用 没有提醒功能的chrome 下载软件,然后去做其他事情,时不时的过来确认下软件是否下载完成(轮询?)。小明做其他事情的效率不高。
非阻塞: 小明 (调用者) 执行需要等待的任务后,去做其他事情。
同步:没有提醒功能的 chrome(被调用者)需要 小明(调用者) 确认是否完成任务。
总结:调用结果返回前不会阻塞当前进程,当前进程可以去做其他事情,但是需要通过轮询来确认调用结果是否返回,耗cpu性能,效率会比 1,2 高点。但是还不够高

4.异步非阻塞

小明使用 有提醒功能的chrome 下载软件, 然后去做其他事,当软件下载完成的时候会通知小明。
非阻塞: 小明 (调用者) 执行需要等待的任务后,去做其他事情。
异步: 有通知功能的 chrome (被调用者) 下载完成后会通知 小明(调用者)。
总结:调用结果返回前当前进程可以继续做其他事情,函数调用完成后会以回调或者消息的方式通知进程。效率最高。

这里我们可以看出 阻塞非阻塞 描述的是进程等待调用结果返回前的状态, 是相对于调用者而言的。

阻塞:

A调用B,A被挂起直到B返回结果给A,A继续执行。
调用结果返回前,当前进程挂起不能够处理其他任务,一直等待调用结果返回。

非阻塞:

A调用B,A不会被挂起,A可以执行其他操作。
调用结果返回前,当前进程不挂起, 可以去处理其他任务。

所以我们要区分开同步异步阻塞非阻塞,同步异步说的是被调用者结果返回时通知进程的一种通知机制,阻塞非阻塞说的是调用结果返回前进程的状态,是挂起还是继续处理其他任务。

 

 

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