异步和非阻塞一样吗? (内容涉及BIO,NIO,AIO,Netty)

写在开头：

本文不是纯讲技术，会涉及概念理解和语义分析的要点。正如博主标题说的，高效的学习方法比拥有多少知识重要。高效的学习方法途径之一就是阅读理解，理解能力越好，掌握越快，知识体系更清晰。

如果刚入门Netty，看过Netty线程模型，又看过JDK的NIO、NIO2，是否困惑于NIO，AIO，阻塞非阻塞的理解？

Netty目前4.0的版本应该是“非阻塞”的“同步IO”（按照Unix IO模型定义）。之前曾经有版本支持“异步IO”（按照Unix IO模型定义），但是因为某些原因被后来版本移除了。不管Netty是“同步IO”还是“异步IO”（按照Unix IO模型定义），其实我们应用的层面是不需要区分的，因为这是框架底层封装处理。我们应该仅仅关心是我的业务客户端代码调用Netty的API时候客户端程序是否会停顿等待。

“不停顿等待”

广义的异步，非阻塞，都可以直接理解为正在执行的线程“不停顿等待”.

当下面业务端main线程执行callNettyApi()时候，不管callNettyApi()执行是否完成，线程继续运行至callBusinessHandle()，通俗说就是该main方法的线程在执行callBusinessHandle()之前没有停顿等待callNettyApi()执行结果。

业务端程序：

void main(){

callNettyApi(); // 异步？非阻塞？

callBusinessHandle();

}

void callNettyApi(){
...
...//运行很长时间,例如IO操作
...
}

基于上述的语境，用”不停顿等待”的词不够专业，于是很多人专业术语叫”异步”。然后叫”非阻塞”如何呢？其实也对啊，就是在执行callNettyApi()方法时候没有阻塞main线程。

至此，作为普通应用开发者调用Netty的API，无非就是关心自己调用的API方法是否让自己的主线程停顿等待API执行结果，这种场景下是其实不需要考虑异步和非阻塞的区别的，叫异步也好，叫非阻塞也好。也就是广义的异步和非阻塞等同于”不停顿等待”。

“停顿等待”

广义的同步，阻塞，都可以直接理解为正在执行的线程“停顿等待”.

这个不详细举例说明了，就是上面例子的相反理解就行。

转入正题

文章开始就说了截止到Netty4.0版本是“非阻塞”的“同步IO”（按照Unix IO模型定义），同步与非阻塞矛盾？

答案是不矛盾。因为这句话要结合具体语境理解。

首先，在Unix的IO模型里：

异步I/O 是指用户程序发起IO请求后，不等待数据，同时操作系统内核负责I/O操作把数据从内核拷贝到用户程序的缓冲区后通知应用程序。数据拷贝是由操作系统内核完成，用户程序从一开始就没有等待数据，发起请求后不参与任何IO操作，等内核通知完成。

同步I/O 就是非异步IO的情况，也就是用户程序要参与把数据拷贝到程序缓冲区（例如java的InputStream读字节流过程）。

同步IO里的非阻塞 是指用户程序发起IO操作请求后不等待数据，而是调用会立即返回一个标志信息告知条件不满足，数据未准备好，从而用户请求程序继续执行其它任务。执行完其它任务，用户程序会主动轮询查看IO操作条件是否满足，如果满足，则用户程序亲自参与拷贝数据动作。





简单说，Unix IO模型的语境下，同步和异步的区别在于数据拷贝阶段是否需要完全由操作系统处理。阻塞和非阻塞操作是针对发起IO请求操作后是否有立刻返回一个标志信息而不让请求线程等待。基于这个语境，Netty目前的版本是没有把IO操作交过操作系统处理的，所以是属于同步的。对于网上大部分文章，如果别人说Netty是异步非阻塞，如果要深究，那真要看看Netty新的版本是否把IO操作交过操作系统处理，或者看看有否使用JDK1.7中的AIO API，否则他们说的异步其实是指客户端程序调用Netty的IO操作API“不停顿等待”。

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其次，在Java的IO模型里：

JDK的各个历史版本引入如下概念。

BIO： Blocking IO

NIO：Non Blocking IO 或者 New IO

AIO：Asynchronous IO 或者 NIO2

这里的AIO应该就对应着Unix模型里的异步IO，也就是IO操作交给操作系统处理，充分调用OS参与并发操作，确实是操作系统的异步IO机制。

而BIO和NIO简单对比就是，NIO解决了BIO的痛点，把BIO中请求IO过程中的两步（请求连接+连接有真实IO请求时候的处理过程）分离开来，不让一个线程负责这两步。NIO就是一个线程负责所有请求连接但不处理IO操作，该线程只负责把连接注册到多路复用器上，多用复用器轮询到连接有IO请求时候再启动其它线程处理IO请求操作。

注意一点，Netty线程模型提及很多IO线程池，每条IO线程在进行IO操作（IO条件满足进行真正读写数据）时候虽然也是要消耗操作时间，但这种情况是否应该叫阻塞，取决于该IO线程有没有阻塞业务请求线程，当且仅当所有的IO线程在重度负载情形下（IO线程池所有IO线程在工作）导致业务请求线程提交不了新请求的情形下才叫IO线程的IO操作阻塞了业务线程的IO请求。由此可知，NIO也会产生BIO的情况。

启示

平时项目里，沟通效率低效，往往也是不同的人描述不同的东西时候用了相同的词汇，或者相同的东西却用了不同的词汇，这都会造成双方理解困难。要高效沟通，其中途径之一就是统一概念叫法。不允许重要而难懂的概念被随意指代。

延伸， 那么你是否好奇程序如何实现非阻塞的？

建议看看Java的Future模式实现和JDK并发包里的Future工具库。IO操作不阻塞用户请求线程，编程可以使用Future模式实现。

结束语

希望本文帮你理解清楚这些概念，然后随心应用Netty或者进行网络编程，无所顾虑自己的困惑影响到程序编写的正确性。

参考文章：

Java I/O模型从BIO到NIO和Reactor模式

BIO与NIO、AIO的区别(这个容易理解)

Netty系列之Netty线程模型

Netty中，耗时的业务逻辑代码应该写在哪？

JDK7+的NIO2.0中的AIO例子