同步(同步)和异步(异步)
同步和异步通常来形容一次方法调用,<强>同步方法调用一旦开始,调用者必须等到方法调用返回后,才能继续后续的行为。<强>异步方法调用更像一个消息传递,一旦开始,方法调用就会立即返回,调用者就可以继续后续的操作强。而异步方法通常会在另外一个线程中“真”实地执行。整个过程,不会阻碍调用者的工作。
如图:
上图中显示了同步方法调用和异步方法调用的区别。对于调用者来说,异步调用似乎是一瞬间就完成的。如果异步调用需要返回结果,那么当这个异步调用真实完成时,则会通知调用者。
打个比方,比如购物,如果你去商场买空调,当你到了商场看重了一款空调,你就向售货员下单。售货员去仓库帮你调配物品。这天你热的是在不行了,就催着商家赶紧给你送的货,于是你就在商店里面候着他们,直到商家把你和空调一起送回家,一次愉快的购物就结束了。这就是同步调用。
不过,如果我们赶时髦,就坐在家里打开电脑,在电脑上订购了一台空调。当你完成网上支付的时候,对你来说购物过程已经结束了。虽然空调还没有送到家,但是你的任务已经完成了。商家接到你的订单后,就会加紧安平送的货,当然这一切已经跟你无关了。你已经支付完成,想干什么就能去干什么,出去溜几圈都不成问题,等送货上门的时候,接到商家的电话,回家一趟签收就完事了。这就是异步调用。
并发(并发)和并行(并行)
并发和并行是两个非常容易被混淆的概念。他们都可以表示两个或者多个任务一起执行,但是侧重点有所不同。并发偏重于多个任务<强>交替强执行,而多个任务之间有可能还是串行的,而并行是真正意义上的“同时执行”,下图很好地诠释了这点。
大家排队在一个咖啡机上接咖啡,交替执行,是并发;两台咖啡机上面接咖啡,是并行。
从严格意义上来说,并行的多任务是真的同时执行,而对于并发来说,这个过程只是交替的,一会执行任务,一会执行任务B系统会不停地在两者之间切换。但对于外部观察者来说,即使多个任务之间是串行并发的,也会造成多任务间并行执行的错觉。
<强>并发说的是在<强>一个时间段内强,多件事情在这个时间段内<强>交替执行。
<强>并行说的是多件事情在<强>同一个时刻同事发生。
实际上,如果系统内只有一个CPU,而使用多进程或者多线程任务,那么真实环境中这些任务不可能是真实并行的,毕竟一个CPU一次只能执行一条指令,在这种情况下多进程或者多线程就是并发的,而不是并行的(操作系统会不停地切换多任务)。真实的并行也只可能出现在拥有多个CPU的系统中(比如多核CPU)。
临界区
临界区用来表示一种公共资源或者说共享数据,可以被多个线程使用,但是每一次只能有一个线程使用它,一旦临界区资源被占用,其他线程要想使用这个资源就必须等待。
比如,一个办公室里有一台打印机,打印机一次只能执行一个任务。如果小王和×××同时需要打印文件,很明显,如果小王先发了打印任务,打印机就开始打印小王的文件,×××的任务就只能等待小王打印结束后才能打印,这里的打印机就是一个临界区的例子。
在并行程序中,临界区资源是保护的对象,如果意外出现打印机同时执行两个任务的情况,那么最有可能的结果就是打印出来的文件是损坏的文件,它既不是小王想要的,也不是×××想要的。
阻塞(阻塞)和非阻塞(阻塞)
阻塞和非阻塞通常用来形容很多线程间的相互影响。比如一个线程占用了临界区资源,那么其他所有需要这个资源的线程就必须在这个临界区中等待等。待会导致线程挂起,这种情况就是阻塞。此时,如果占用资源的线程一直不愿意释放资源,那么其他线程阻塞在这个临界区上的线程都不能工作。
非阻塞的意思与之相反,它强调没有一个线程可以妨碍其他线程执行,所有的线程都会尝试不断向前执行。
