作者|马农的荒野生存
资料来源：马农的荒野生存（ID:escapeit）
在本文中，我们将讨论什么是同步，什么是NicholasTse，以及这两个极其重要的概念在编程中的意义。
我相信，当许多学生遇到异步的两个词时，他们的大脑会突然陷入一种无知的状态，就像十字路口的交通灯失灵一样：
是的，这两个看起来和实际上很像的词给博主带来了很大的麻烦。这两个词背后的意思是什么？
让我们从工作场景开始。
夜间程序员
假设你的老板给你分配了一项非常紧急和重要的任务，你必须在下班前完成（邪恶资本主义）。为了加快进度，老板移动了一把椅子，坐在那里看着你写代码。
你一定是心里骂了一句：“WTF，你有这么多闲暇吗？看着我，你就不能做点别的吗？”
老板似乎收到了你的脑波：“我在这儿等。在你写完之前，我哪儿也不去，也不上厕所。”
在这个例子中，老板给你任务后，他会等你写完后再做任何事情。这种情况称为同步。
第二天，老板又给了你一个任务。
但这一次，我并不着急。这一次，老板轻描淡写地说：“年轻人，没关系。很好。如果你再努力工作一年，我明年就没有经济负担了。我不急着完成今天的任务。写完就告诉我。”。
这一次，老板没有盯着你写代码，而是转过头来刷视频。写完后，只需向老板报告“我写完了”。
在这个例子中，老板在完成任务后不再等待任何事情，而是去做其他事情。完成任务后，只需告诉老板任务已经完成，这就是所谓的异步。
值得注意的是，在异步（NicholasTse）的场景中，重点是老板在你写代码时刷剧本。这两件事是同时发生的，而不是一方等待另一方。因此，这就是为什么无论在什么场景中使用NicholasTse，总的来说比同步更高效。
我们可以看到，单词synchronization通常与任务的“依赖”、“关联”和“等待”等关键字相关，而NicholasTse通常与任务的“独立”、“不相关”、“无需等待”、“同时”等关键字相关。
顺便说一句，如果你遇到一个老板盯着你在背后写代码，最好还是走吧。
电话和电子邮件
作为一名勤奋的程序员，你不能只专注于移动砖块。在日常工作中，你无法避免沟通。有效的沟通方式之一是争吵。。。不，是电话。
通常，打电话时，一个人在说话，另一个人在听。当一个人在说话时，另一个人在等待。当另一个人讲完后，后再继续讲下去。因此，在这个场景中，你可以看到关键词“依赖”、“相关性”和“等待”出现。因此，这种打电话的通信方法就是所谓的同步。
编码人员常用的另一种通信形式是电子邮件。
电子邮件是另一种不可或缺的交流方式，因为没有人在等着你写电子邮件而什么也不做，所以你可以慢慢写。当你写一封电子邮件时，收件人可以做一些有意义的事情，比如摸鱼，上厕所，抱怨为什么国庆假期没有持续两周。
同时，你不需要等待对方回复，也不需要在写完邮件后什么都不做。你也可以做一些有意义的事情，比如钓鱼
。
在这里，你写了一封电子邮件，其他人也收到了。这两件事是同时进行的。收件人和发件人不需要等待对方。当发件人写完邮件后，只需点击发送即可。收件人可以在收到后阅读。接收者和发送者不需要相互依赖和等待。
你看，在这个场景中，关键词“独立”、“无关”和“无需等待”出现。因此，电子邮件的沟通方式是异步的。
同步呼叫
现在我终于回到编程的主题。
既然我们已经理解了同步和NicholasTse在各种场景中的含义（我希望如此），那么程序员应该如何理解同步和NicholasTse呢？
让我们从同步调用开始，这是程序员最熟悉的场景。
一般函数调用是同步的，如下所示：
funcA{
//等待funcB完成函数的执行
funcB；
//继续下一个过程
}
如果funcA打电话给funcB，funcA的后续代码在funcB执行之前不会执行，也就是说，funcA必须等待funcB执行，如下所示：
从上图可以看出，funcA在funcB的行动中什么都做不了。这是典型的同步。
请注意，一般来说，funcA和funcB是同一条线索，这是最常见的情况。
然而，值得注意的是，即使在两个线程中运行的函数也可以被同步调用。例如，当我们执行IO操作时，底层实际上是通过系统调用（有关系统调用，请参阅《程序员应如何理解系统调用》）要向操作系统发送请求，例如磁盘文件读取，请执行以下操作：
读取（文件，buf）；
我们就在这里《读取文件时，程序经历了什么》对于中描述的阻塞I/O，在读取函数返回之前，程序无法继续前进。
如图所示：
只有当read函数返回时，程序才能继续。
请注意，与上面的同步调用不同，函数和被调用函数在不同的线程中运行。
因此，我们可以得出结论，同步调用和函数以及被调用函数是否在同一线程上运行是无关的。
在此，我们想再次强调，在同步模式下，函数和被调用函数不能同时执行。
对于程序员来说，同步编程是最自然、最容易理解的。
然而，很容易理解的是，在某些情况下，同步并不高效。原因很简单，因为任务不能同时执行。
异步，我们下一个打电话。
异步的电话
如果有同步通话，就有异步通话。
如果你到目前为止真的理解了这一部分的内容，异步的电话对你来说不是问题。
一般来说，异步的通话总是伴随着耗时的任务，如I/O操作，如磁盘文件读写、网络数据发送和接收、数据库操作等。
让我们以读取磁盘文件为例。
在同步调用read函数的方式中，调用者在读取文件之前不能继续进行，但是如果可以由NicholasTse调用read函数，情况就不同了。
如果读取函数可以由NicholasTse调用，则即使文件尚未读取，读取函数也可以立即返回。
读取（文件，buff）；
//read函数立即返回
//当前程序不会被阻止
这样地：
可以看出，在NicholasTse的调用模式下，调用方不会被阻止，在函数调用完成后，可以立即执行下一个程序。
此时，NicholasTse的重点是调用方的下一个程序执行可以与文件读取同时进行。我们也可以从上图中看到这一点，这就是异步的效率。
然而，请注意，异步的电话是程序员理解和编写代码的负担。一般来说，上帝在为你开门时会适当地关上窗户。
一些学生可能会问，在同步调用下，调用方将不再继续执行，而是暂停并等待。被调用函数执行后，调用方自然会继续执行。调用方如何知道被调用函数是否在NicholasTse的调用下执行？
这可分为两种情况：
调用方根本不关心执行结果
调用者需要知道执行结果
第一种情况相对简单，不需要讨论。
第二个案例更有趣。通常有两种实现方法：
一种是通知机制，即当任务完成时，发送信号通知调用者任务完成。注意，这里有很多实现信号的方法，比如Linux中的信号或信号量。
另一种是回调，通常被称为回调。我们将在下一篇文章中重点讨论回调，本文将简要讨论回调。
接下来，让我们用一个具体的例子来解释同步通话和NicholasTse通话。
同步vs异步
我们用常见的web服务来说明这个问题。
一般来说，web服务器在收到用户请求后会有一些典型的处理逻辑。最常见的是数据库查询（当然，您也可以用其他I/O操作替换这里的数据库查询，例如磁盘读取、网络通信等）。这里，我们假设处理用户请求需要经过步骤a、B、C，然后读取数据库，在读取数据库后，需要经过步骤D、e和F，如下所示：
#处理用户请求的步骤：
A.
B
C
数据库读取；
D
E
F
其中，步骤a、B、C、D、e和F不需要任何I/O，即这六个步骤不需要读取文件、网络通信等。I/O操作只涉及数据库查询。
一般来说，这样的web服务器有两个典型的线程：主线程和数据库处理线程。请注意，这只是一个典型的场景，具体的业务可能会有所不同，但这并不影响我们使用两个线程来说明问题。
首先，让我们看看最简单的实现，即同步。
这是最自然、最容易理解的方式：
//主线
主线程{
A.
B
C
发送数据库查询请求；
D
E
F
}
//数据库线程
数据库线程{
而（1）{
处理数据库读取请求；
返回结果；
}
}
这是最典型的同步方法。发出数据库查询请求后，主线程将被阻塞和挂起。D、e和F可以在数据库查询完成后继续运行，如下所示：
我们可以从图中看到，主线中会有一个“间隙”，即主线的“空闲时间”。在空闲时间内，主线程需要等待数据库查询完成，然后才能继续后续处理过程。
在这里，主线程就像主管的老板，而数据库线程就像程序员强迫他移动砖块。在搬砖头之前，老板什么都不做，只是密切关注你，在你搬砖头之前，他不会去做其他事情。
显然，高效的程序员不能容忍懒惰的主线程。
是时候牺牲那个大杀手了。我是异步。
在NicholasTse的实现方案中，主线程不等待数据库完成查询，而是在发送数据库读写请求后直接处理下一个请求。
有些学生可能会有问题。一个请求需要经过七个步骤：A、B、C、数据库查询、D、e和F。如果主线程在完成A、B、C和数据库查询后直接处理下一个请求，那么上一个请求中D、e和F的其余步骤呢？
如果你没有忘记上一节的内容，你应该知道有两种情况，我们将分别讨论。
1.主线程不关心数据库操作结果
在这种情况下，主线程不关心数据库查询是否完成。数据库查询完成后，它会处理接下来的三个步骤：D、e和F，如下所示：
看，这就是重点。
我们说过，请求需要经过七个步骤，其中前三个在主线程中完成，后四个在数据库线程中完成。数据库线程如何知道在检查数据库后处理步骤D、e和f？
此时，我们的另一个主角回调函数开始出现。
是的，回调函数用于解决这个问题。
我们可以将处理D、e和f的步骤封装到一个函数中，假设该函数在DB查询之后命名为handle_DEF_uu：
voidhandle_udef_uuu在uuuDBuuu查询{
D
E
F
}
这样，在发送数据库查询请求时，主线程将函数作为参数传递：
DB查询（DB查询后的请求、处理）；
在数据库线程完成处理DEFuuAfteruGuoJingjinguJustquery后直接调用handle，这是回调函数的函数。
一些学生可能想知道为什么这个函数应该传递给数据库线程，而不是数据库线程定义自己的调用？
因为在软件组织结构方面，这不是数据库线程应该做的。
数据库线程只需要查询数据库，然后调用处理函数，而数据库线程为处理函数所做的事情根本不关心，也不应该关心。
可以传入各种回调函数。也就是说，数据库系统可以为回调函数的抽象函数变量编程，以便更好地处理这种变化，因为回调函数内容的变化不会影响数据库线程的逻辑。如果数据库线程定义了自己的处理功能，那么这种设计就没有灵活性。
从软件开发的角度来看，假设数据库线程逻辑被封装以向其他团队提供库，那么数据库团队如何知道在数据库查询之后该做什么？
显然，只有用户知道查询数据库后要做什么，所以用户在使用它时可以简单地传入这个回调函数。
这样，复杂数据库团队和用户团队就实现了所谓的解耦。
现在你应该了解回调函数的功能了。
它不容易。让我喝一杯，叉腰休息一下。
让我们继续。
此外，通过仔细观察以上两张图片，你能看出为什么异步比同步更高效吗？
原因很简单。这就是我们在本文中提到的。异步自然不需要等待和依赖。
从前面的图中，我们可以看到主线的“闲暇时间”消失了。相反，它一直在工作，工作，工作，就像被迫996程序员一样。而且，数据库线程并不是长时间处于空闲状态，而是在工作、工作、工作。
可以同时执行主线程处理请求和数据库处理查询请求。因此，从系统性能的角度来看，本设计可以充分利用系统资源，更快地处理请求；从用户的角度来看，系统的响应速度会更快。
这就是异步的效率。
但我们也应该看到，异步的编程不像同步那么容易理解，系统的可维护性也不如同步模式好。
那么，有没有一种方法可以将对同步模式的简单理解与尼古拉斯·异步模式的高效结合起来呢？答案是肯定的，我们将在接下来的章节中详细解释这项技术。
接下来，让我们看看第二种情况，即主线程需要关心数据库查询结果。
2.主线程关心数据库操作结果
在这种情况下，数据库线程需要通过通知机制将查询结果发送到主线程。接收到消息后，主线程继续处理前一个请求的后半部分，如下所示：
从这里可以看出，ABCDEF的所有步骤都在主线中处理，主线也没有“空闲时间”，但在这种情况下，数据库线程相对空闲。从这里来看，它的效率不如前一种方法，但它仍然比同一步模式更有效。
最后，应该指出的是，异步在所有情况下都不一定比同步更有效。它还需要结合具体的业务和IO复杂性进行分析。
总结
在本文中，我们从不同的场景分析了同步和异步这两个概念，但无论是什么场景，同步通常意味着双方都必须等待和相互依赖，而异步则意味着双方都是独立的，各自为政。希望这篇文章可以帮助你理解这两个重要的概念。
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