理解阻塞、非阻塞、同步、異步

首先說(shuō)明，這些都是在特點(diǎn)場(chǎng)景下或者相對(duì)情況的詞匯，OK，接下來(lái)開(kāi)門(mén)見(jiàn)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(gè)收費(fèi)亭，同時(shí)來(lái)了一大波車(chē)，這時(shí)候同一時(shí)刻只能有9輛車(chē)在收費(fèi)，剩下的車(chē)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(gè)收費(fèi)亭，就是一個(gè)瓶頸，或許畫(huà)為這樣更符合大家對(duì)瓶頸二字的理解：

第1張圖中，高速公路源源不斷的車(chē)輛到來(lái)，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(huì)阻塞?

1.數(shù)量上：

到來(lái)車(chē)輛數(shù)——大量

收費(fèi)站數(shù)——小于等于9個(gè)

結(jié)論：在要過(guò)卡的汽車(chē)數(shù)量大于收費(fèi)亭數(shù)量時(shí)，就會(huì)有阻塞現(xiàn)象。

2.速度上：

到來(lái)車(chē)輛速度——快速

收費(fèi)站過(guò)卡速度——慢

結(jié)論：在收費(fèi)站過(guò)卡速度比車(chē)輛到來(lái)的速度慢時(shí)，就會(huì)有阻塞現(xiàn)象。

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

思考問(wèn)題，為什么會(huì)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(gè)數(shù)會(huì)根據(jù)合理的規(guī)劃設(shè)立，即使設(shè)立了1千個(gè)收費(fèi)亭，從高速路到來(lái)的汽車(chē)跑到距離最遠(yuǎn)的那個(gè)收費(fèi)亭也是相當(dāng)遠(yuǎn)，沒(méi)有車(chē)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(gè)相對(duì)很小的數(shù)量。同時(shí)，還需要考慮成本因素。

在程序里，比如數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)查詢(xún)，就會(huì)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(guò)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(gè)作用就是讓高速的車(chē)輛減速下來(lái)，去匹配非高速公路的速度。

在程序里，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)，需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)IO和磁盤(pán)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(lái)要慢。

阻塞，其實(shí)是一個(gè)客觀存在的現(xiàn)象，它本質(zhì)上是沒(méi)法繞開(kāi)的。

既然繞不開(kāi)，那……非阻塞又是什么？

非阻塞

還是上面的例子，車(chē)輛經(jīng)過(guò)高速路收費(fèi)亭，非阻塞更像是改版的ETC，車(chē)輛進(jìn)高速，掃一下車(chē)牌登記一下，車(chē)輛離開(kāi)高速，掃一下車(chē)牌登記一下，然后車(chē)輛離開(kāi)了，開(kāi)出個(gè)幾百米后車(chē)主手機(jī)才收到ETC被扣費(fèi)的短信，此時(shí)高速路收費(fèi)才算完成。整個(gè)過(guò)程，停留的時(shí)間很短，如果車(chē)牌識(shí)別效率非常高，甚至可以把車(chē)卡的桿去掉，這樣車(chē)輛就無(wú)需停留。

無(wú)需停留即速度與車(chē)輛到來(lái)速度相匹配，即沒(méi)有阻塞現(xiàn)象。

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

把阻塞范圍縮小，縮短主體停留時(shí)間，就是非阻塞要做的事情。

到這里，先記住這個(gè)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(mén)口的時(shí)候，開(kāi)門(mén)經(jīng)過(guò)以下步驟：

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

正常來(lái)說(shuō)，三個(gè)步驟是順序依賴(lài)的，這三步驟你怎么換人分著做，都會(huì)等待前一個(gè)步驟完成。

這時(shí)候，如果沒(méi)有別的事情干擾，基本上我們會(huì)一個(gè)人去完成整個(gè)開(kāi)門(mén)的事情，因?yàn)閾Q人，也需要時(shí)間。

開(kāi)門(mén)的人，看作一個(gè)主體；整個(gè)開(kāi)門(mén)過(guò)程，可以看作一個(gè)事務(wù)。那么：

一個(gè)主體獨(dú)自完成一個(gè)事務(wù)，便可以認(rèn)為這個(gè)過(guò)程是同步的。

在程序里，給員工張三發(fā)一個(gè)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(gè)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(lái)
        Employee employee = findEmployee("張三");

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

1.先把員工張三的信息查找出來(lái)

2.編輯短信：”祝張三先生節(jié)日快樂(lè)，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(hào)碼

整個(gè)事務(wù)都在一條線(xiàn)程里順序完成，則屬于同步操作。

同步的核心，是一個(gè)主體。主要看你把什么定為一個(gè)主體。

異步

接著上面，同步是一個(gè)主體做事，那么異步，就是多個(gè)主體做事。

比如開(kāi)門(mén)的例子，如果把主體具體到手，右手在做開(kāi)門(mén)這些步驟時(shí)，左手可能在摘下口罩，這時(shí)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(wàn)別掰斷右手）。

同一時(shí)刻，多個(gè)主體在做事，就屬于異步。

在程序里，線(xiàn)程1給張三發(fā)節(jié)日祝福短信，線(xiàn)程2給李四發(fā)節(jié)日祝福短信，線(xiàn)程3給王五發(fā)，完全沒(méi)有問(wèn)題，為所欲為有木有。

當(dāng)然，如果多個(gè)線(xiàn)程在做相同的事情，也可以叫并發(fā)。

思考問(wèn)題，什么時(shí)候建議異步？

當(dāng)多個(gè)事情沒(méi)有沖突，而你又有足夠的資源去同時(shí)展開(kāi)工作時(shí)。

比如邊開(kāi)門(mén)邊撓頭的例子，如果你的左手因?yàn)閿?shù)錢(qián)導(dǎo)致短暫性發(fā)麻無(wú)力，只有右手可以活動(dòng)，那么邊開(kāi)門(mén)邊撓頭只會(huì)讓你在切換這兩件事的時(shí)候花費(fèi)更多的時(shí)間。

在代碼里，如果想要給張三同時(shí)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(gè)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(lái)
        Employee employee = findEmployee("張三");

        // 開(kāi)啟線(xiàn)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(lè)，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(lè)，闔家幸福！“
        String message = "祝張三" + employee.getGender() + "節(jié)日快樂(lè)，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(hào)碼
        sendMessage(employee.getPhone(), message);
    }

1.先把員工張三的信息查找出來(lái)

2.線(xiàn)程1（main線(xiàn)程）：編輯短信；線(xiàn)程2：編輯郵件

3.線(xiàn)程1（main線(xiàn)程）：發(fā)送短信；線(xiàn)程2：發(fā)送郵件

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

異步可以加上回調(diào)這個(gè)利器，在執(zhí)行出結(jié)果時(shí)，通過(guò)回調(diào)的方式，去反饋結(jié)果，這里不展開(kāi)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(jiǎn)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(shí)間。

最后回到收費(fèi)亭的非阻塞例子，車(chē)輛在經(jīng)過(guò)出高速的收費(fèi)亭登記后，就讓另一條線(xiàn)程去執(zhí)行收費(fèi)操作，并不影響車(chē)輛通行，等車(chē)輛行駛出幾百米后，異步的線(xiàn)程執(zhí)行完畢，短信也發(fā)到了車(chē)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?duì)的，阻塞也是相對(duì)的，收費(fèi)亭A的速度慢，但是對(duì)于它自己來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)是全速了，它沒(méi)停過(guò)就沒(méi)有阻塞，但是高速路到來(lái)B的車(chē)因?yàn)樗Ｏ聛?lái)等待了，所以阻塞須有A和B相互參照，才能看出誰(shuí)是瓶頸。

同步和異步，也是相對(duì)的，這取決于主體的粒度，應(yīng)用服務(wù)里A有100條線(xiàn)程在協(xié)同完成任務(wù)X，主體為線(xiàn)程時(shí)，他們是異步的，但當(dāng)你把整個(gè)服務(wù)A看作一個(gè)整體時(shí)，他是同步的，因?yàn)椴还苣銉?nèi)部有多少線(xiàn)程，你都只是完成了任務(wù)X，僅由一個(gè)主體，完成一個(gè)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(xiàn)程池、連接池等組件，以后有空再展開(kāi)吧。

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