天天看點

了解阻塞、非阻塞、同步、異步

了解阻塞、非阻塞、同步、異步

首先說明,這些都是在特點場景下或者相對情況的詞彙,ok,接下來開門見山。

可以很直覺的了解,就如節假日高速路出口收費站一樣,上圖檔:

了解阻塞、非阻塞、同步、異步

9個收費亭,同時來了一大波車,這時候同一時刻隻能有9輛車在收費,剩下的車都在隻能在後面排隊等待,這就是現實中很直覺的阻塞現象。這9個收費亭,就是一個瓶頸,或許畫為這樣更符合大家對瓶頸二字的了解:

了解阻塞、非阻塞、同步、異步

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表示一樣。

ok,看圖明白了現象,分析一下為什麼會阻塞?

數量上:

到來車輛數——大量

收費站數——小于等于9個

結論:在要過卡的汽車數量大于收費亭數量時,就會有阻塞現象。

速度上:

到來車輛速度——快速

收費站過卡速度——慢

結論:在收費站過卡速度比車輛到來的速度慢時,就會有阻塞現象。

綜合起來就是:因為量差和速度差,導緻阻塞現象。

思考問題,為什麼會有量差?

因為有些資源是有限的,是很難避免的,高速公路出口區域的大小有限,收費亭的個數會根據合理的規劃設立,即使設立了1千個收費亭,從高速路到來的汽車跑到距離最遠的那個收費亭也是相當遠,沒有車主願意跑那麼遠去收費,它就形同虛設,有效收費亭數就還是一個相對很小的數量。同時,還需要考慮成本因素。

在程式裡,比如資料庫連接配接池裡的連接配接是有限的,比如10條連接配接,但1毫秒内需要做1000個查詢,就會形成阻塞現象。

而速度差是客觀存在的,收費亭還需要經過不斷的發展,才能達到和高速公路相比對的速度,但收費亭還有一個作用就是讓高速的車輛減速下來,去比對非高速公路的速度。

在程式裡,資料庫查詢,需要經過網絡io和磁盤io,相同的内容怎麼都比在本機記憶體中直接檢索出來要慢。

阻塞,其實是一個客觀存在的現象,它本質上是沒法繞開的。

既然繞不開,那……非阻塞又是什麼?

還是上面的例子,車輛經過高速路收費亭,非阻塞更像是改版的etc,車輛進高速,掃一下車牌登記一下,車輛離開高速,掃一下車牌登記一下,然後車輛離開了,開出個幾百米後車主手機才收到etc被扣費的短信,此時高速路收費才算完成。整個過程,停留的時間很短,如果車牌識别效率非常高,甚至可以把車卡的杆去掉,這樣車輛就無需停留。

了解阻塞、非阻塞、同步、異步

無需停留即速度與車輛到來速度相比對,即沒有阻塞現象。

那是真的沒有阻塞了嗎?怎麼可能,隻是從車的角度來看,車确實不阻塞了,但從整個收費程式來看,車輛跑出幾百米後才收費成功,就表示實際上自動扣費的速度比較慢,阻塞範圍縮小到了自動扣費上。

把阻塞範圍縮小,縮短主體停留時間,就是非阻塞要做的事情。

到這裡,先記住這個結論,先折起一小部分内容留最後總結聯系上下文……

下班回家到家門口的時候,開門經過以下步驟:

掏鑰匙(還需要從幾百把鑰匙裡挑選鑰匙請忽略鑰匙的步驟)

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)

旋轉鑰匙,開門

正常來說,三個步驟是順序依賴的,這三步驟你怎麼換人分着做,都會等待前一個步驟完成。

這時候,如果沒有别的事情幹擾,基本上我們會一個人去完成整個開門的事情,因為換人,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。那麼:

一個主體獨自完成一個事務,便可以認為這個過程是同步的。

在程式裡,給員工張三發一個節日祝福短信,步驟相似:

先把員工張三的資訊查找出來

編輯短信:”祝張三先生節日快樂,阖家幸福!“

調用短信發送api發送短信内容到員工的手機号碼

整個事務都在一條線程裡順序完成,則屬于同步操作。

同步的核心,是一個主體。主要看你把什麼定為一個主體。

接着上面,同步是一個主體做事,那麼異步,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,摘下口罩後,還可以撓撓頭,抓抓癢,左手可以為所欲為(左手千萬别掰斷右手)。

同一時刻,多個主體在做事,就屬于異步。

在程式裡,線程1給張三發節日祝福短信,線程2給李四發節日祝福短信,線程3給王五發,完全沒有問題,為所欲為有木有。

當然,如果多個線程在做相同的事情,也可以叫并發。

思考問題,什麼時候建議異步?

當多個事情沒有沖突,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,如果你的左手因為數錢導緻短暫性發麻無力,隻有右手可以活動,那麼邊開門邊撓頭隻會讓你在切換這兩件事的時候花費更多的時間。

在代碼裡,如果想要給張三同時發出去短信和郵件,則可以使用異步的方式去實作:

線程1(main線程):編輯短信;線程2:編輯郵件

線程1(main線程):發送短信;線程2:發送郵件

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

異步可以加上回調這個利器,在執行出結果時,通過回調的方式,去回報結果,這裡不展開細談。

因為部分資源有限,是以阻塞客觀存在的,可以簡單的了解為有排隊等待的現象,就是阻塞。

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

最後回到收費亭的非阻塞例子,車輛在經過出高速的收費亭登記後,就讓另一條線程去執行收費操作,并不影響車輛通行,等車輛行駛出幾百米後,異步的線程執行完畢,短信也發到了車主的手機上。

多加一些思考就能發現,因為速度是相對的,阻塞也是相對的,收費亭a的速度慢,但是對于它自己來說,它已經是全速了,它沒停過就沒有阻塞,但是高速路到來b的車因為它停下來等待了,是以阻塞須有a和b互相參照,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,應用服務裡a有100條線程在協同完成任務x,主體為線程時,他們是異步的,但當你把整個服務a看作一個整體時,他是同步的,因為不管你内部有多少線程,你都隻是完成了任務x,僅由一個主體,完成一個事務,就是同步。

運用這些思維,可以很好的去了解阻塞隊列、線程池、連接配接池等元件,以後有空再展開吧。

總結有點啰嗦了,就這樣……回見~

end.