之前一直对阻塞非阻塞与同步异步这两对概念理解不深，总是把它们搞混。看了网上一些相关的解释之后，发现大家站在不同的角度得出了不同的理解，这个问题没有确切的答案，只能根据场景不同做出解释。

进程间的通信

进程间的通信时通过 send() 和 receive() 两种基本操作完成的。具体如何实现这两种基础操作，存在着不同的设计。
消息的传递有可能是阻塞的或非阻塞的，也被称为同步或异步的：

阻塞式发送（blocking send）：发送方进程会被一直阻塞，直到消息被接受方进程收到；
非阻塞式发送（nonblocking send）：发送方进程调用 send() 后，立即就可以其他操作；
阻塞式接收（blocking receive）：接收方调用 receive() 后一直阻塞，直到消息到达可用；
非阻塞式接受（nonblocking receive）：接收方调用 receive() 函数后，要么得到一个有效的结果，要么得到一个空值，即不会被阻塞。

上述不同类型的发送方式和不同类型的接收方式，可以自由组合。

也就是说，从进程级通信的维度讨论时，阻塞和同步（非阻塞和异步）就是一对同义词，且需要针对发送方和接收方作区分对待。

UNIX环境下的网络IO

《UNIX网络编程：卷一》第六章——I/O复用。书中向我们提及了5种类UNIX下可用的I/O模型

阻塞式I/O
非阻塞式I/O
I/O复用（select，poll，epoll...）
信号驱动式I/O（SIGIO）
异步I/O（POSIX的aio_系列函数）

阻塞式I/O模型

对于一个network IO (这里我们以read举例)，它会涉及到两个系统对象，一个是调用这个IO的进程(或者线程)，另一个就是系统内核。当一个read操作发生时，它会经历两个阶段：

（1）等待数据准备好；
（2）将数据从内核拷贝到进程中。

在UNIX中，默认情况下所有套接字都是阻塞的，一个典型的读操作流程如下图所示：

当用户进程调用了recvfrom这个系统调用，kernel就开始了IO的第一个阶段：准备数据。对于network io来说，很多时候数据在一开始还没有到达（比如，还没有收到一个完整的UDP包），这个时候kernel就要等待足够的数据到来。而在用户进程这边，整个进程会被阻塞。当kernel一直等到数据准备好了，它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存，然后kernel返回结果，用户进程才解除阻塞的状态，重新运行起来。

所以，阻塞式 IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block了。

非阻塞式I/O

UNIX 下，可以通过设置socket使其变为非阻塞式。当对一个非阻塞式socket执行读操作时，流程如下图所示：

从图中可以看出，当用户进程发出read操作时，如果内核中的数据还没有准备好，那么它并不会阻塞用户进程，而是立刻返回一个错误。从用户进程角度讲，它发起一个 read 操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个错误时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦内核中的数据准备好了，并且又再次收到了用户进程的system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存，然后返回。所以，用户进程其实是需要不断的主动询问内核数据好了没有。

I/O多路复用

IO 多路复用这个词可能有点陌生，但是如果我说select，epoll，大概就都能明白了。有些地方也称这种IO方式为event driven IO。我们都知道，select/epoll 的好处就在于单个进程就可以同时处理多个网络连接的IO。它的基本原理就是select/epoll这个函数会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程。它的流程如下图所示：

当用户进程调用了select，那么整个进程会被阻塞，而同时，内核会“监视”所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再调用read操作，将数据从kernel拷贝到用户进程。
这个图和阻塞IO的图其实并没有太大的不同，事实上，还更差一些。因为这里需要使用两个system call (select 和 recvfrom)，而blocking IO只调用了一个system call (recvfrom)。但是，用select的优势在于它可以同时处理多个connection。（所以，如果处理的连接数不是很高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延迟还更大。select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快，而是在于能处理更多的连接。）
在IO multiplexing Model中，实际中，对于每一个socket，一般都设置成为non-blocking，但是，如上图所示，整个用户的进程其实是一直被block的。只不过进程是被select这个函数block，而不是被socket IO给block。

信号驱动式I/O

用的很少，流程如下图所示：

异步I/O

这类函数的工作机制是告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作（包括将数据从内核拷贝到用户空间）完成后通知我们。如图：

用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。

对比

现在回过头来回答最初的那几个问题：阻塞 vs 非阻塞的区别在哪，同步 vs 异步的区别在哪？
阻塞 vs 非阻塞。前面的介绍中其实已经很明确的说明了这两者的区别。调用阻塞IO会一直block住对应的进程直到操作完成，而非阻塞 IO在内核还准备数据的情况下会立刻返回。

再看POSIX对这两个术语的定义：

同步I/O操作：导致请求进程阻塞，直到I/O操作完成；
异步I/O操作：不导致请求进程阻塞。

同步 vs 异步的区别就在于同步做”IO operation”的时候会将进程阻塞。按照这个定义，之前所述的b阻塞，非阻塞 IO，IO 多路服用都属于同步 IO。有人可能会说，non-blocking IO并没有被block啊。这里有个非常“狡猾”的地方，定义中所指的”IO operation”是指真实的IO操作，就是例子中的recvfrom这个system call。非阻塞 IO在执行recvfrom这个system call的时候，如果kernel的数据没有准备好，这时候不会block进程。但是，当kernel中数据准备好的时候，recvfrom会将数据从kernel拷贝到用户内存中，这个时候进程是被阻塞了，在这段时间内，进程是被阻塞的。

而asynchronous IO则不一样，当进程发起IO 操作之后，就直接返回再也不理睬了，直到kernel发送一个信号，告诉进程说IO完成。在这整个过程中，进程完全没有被block。

进程间合作

阻塞非阻塞：请求不能立即得到应答，需要等待，那就是阻塞；否则可以理解为非阻塞。

同步异步：某业务需要甲乙甚至多方合作的时候，

总是按照“甲方请求一次，乙方应答一次”这样的有序序列处理业务，只有当“一次请求一次应答”的过程结束才可以发生下一次的“一次请求一次应答”，那么就说他们采用的是同步。（同步IO中，对同一个描述符的操作必须是有序的）
如果甲方只要有需要，就会发送请求，不管上次请求有没有得到乙方应答。而乙方只要甲方有请求就会接受，不是等这次请求处理完毕再接受甲方新请求。这样请求应答分开的序列，就可以认为是异步。异步情况下，请求和应答不需要一致进行，可能甲方后请求的业务，却先得到乙方的应答。同步是线性的，而异步可以认为是并发的。（异步IO中，异步IO可以允许多方同时对同一个描述符发送IO请求，或者一次发多个请求，当然有机制保证如何区分这些请求，）

参考整理自：

https://www.zhihu.com/question/19732473/answer/26101328
https://blog.csdn.net/historyasamirror/article/details/5778378
https://www.zhihu.com/question/19732473/answer/14413599

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