迄今为止把同步/异步/阻塞/非阻塞/BIO/NIO/AIO讲的这么清楚的好文章

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admin 22小时前 阅读数 2 #Linux
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同步/异步/阻塞/非阻塞/BIO/NIO/AIO:深入解析这些并发编程概念

在计算机科学中,特别是在网络编程和并发编程领域,懂得同步、异步、阻塞、非阻塞、BIO、NIO和AIO等概念至关重要。这些概念涉及到程序怎样处理I/O操作,以及它们怎样影响程序的响应性和性能。本文将深入解析这些概念,帮助读者更好地懂得它们之间的区别和联系。

1. 同步与异步

同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)是描述程序执行顺序的两个基本概念。

同步 指的是多个操作或函数调用必须按照某种顺序执行。当一个函数调用另一个函数时,调用者会等待被调用函数执行完成并返回因此。在同步编程中,程序的执行是线性的,一步一步地执行,直到完成。

// 同步示例

def sync_function():

# 执行一些操作

pass

def main():

sync_function()

# 继续执行其他操作

pass

main()

异步 指的是操作可以自立于其他操作执行,并且不需要等待其他操作完成。在异步编程中,程序可以同时执行多个操作,而不需要等待某个操作完成。

// 异步示例

def async_function():

# 执行一些操作

pass

def main():

async_function()

# 不需要等待async_function完成,可以继续执行其他操作

pass

main()

2. 阻塞与非阻塞

阻塞(Blocking)和非阻塞(Non-blocking)是描述程序在等待I/O操作完成时的行为。

阻塞 指的是程序在等待I/O操作完成时会暂停执行,直到操作完成。在阻塞I/O中,线程会被挂起,无法执行其他任务。

// 阻塞I/O示例

import time

def blocking_io():

# 假设这是一个需要等待I/O操作完成的函数

time.sleep(2) # 模拟I/O操作

def main():

blocking_io()

# 在此期间,程序会暂停执行

main()

非阻塞 指的是程序在等待I/O操作完成时不会暂停执行,而是继续执行其他任务。在非阻塞I/O中,线程可以在等待I/O操作时处理其他任务。

// 非阻塞I/O示例

import time

def non_blocking_io():

# 假设这是一个非阻塞I/O操作

pass

def main():

non_blocking_io()

# 程序可以继续执行其他任务,而不是等待I/O操作完成

main()

3. BIO、NIO与AIO

BIO(Blocking I/O)、NIO(Non-blocking I/O)和AIO(Asynchronous I/O)是处理I/O操作的不同方法。

BIO 是最易懂的I/O模型,它使用阻塞方法进行I/O操作。在BIO中,线程在等待I/O操作完成时会阻塞,直到操作完成。

// BIO示例

import socket

def bio_socket():

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

s.connect(('localhost', 9999))

# 执行读写操作

s.close()

bio_socket()

NIOJava提供的一种非阻塞I/O模型,它使用Java NIO包中的类和方法。在NIO中,可以使用选择器(Selector)来同时监听多个通道上的事件,从而尽或许减少损耗I/O高效。

// NIO示例

import Java.nio.channels.Selector;

import java.nio.channels.SocketChannel;

import java.nio.channels.SelectionKey;

import java.nio.ByteBuffer;

public class NIOExample {

public static void main(String[] args) throws IOException {

Selector selector = Selector.open();

SocketChannel channel = SocketChannel.open();

channel.configureBlocking(false);

channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

// 处理事件

}

}

AIO 是异步I/O,它允许程序在等待I/O操作完成时执行其他任务。在AIO中,操作系统会负责处理I/O操作,并且当操作完成时,操作系统会通知应用程序。

// AIO示例(使用Java NIO)

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.channels.AsynchronousSocketChannel;

import java.nio.channels.CompletionHandler;

public class AIOExample {

public static void main(String[]

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