类比简单解释

(故事和图片帮助你记住)。

同步执行

我老板是个大忙人。他让我写代码。我告诉他:好吧。我一开始，他就像秃鹰一样盯着我，站在我身后，躲在我肩上。我说:“伙计，你干嘛不去做点什么，我把这个做完?”

他会说:“不，我就在这儿等你做完。”这是同步的。

异步执行

老板让我去做这件事，而不是在那里等我的工作，老板离开去做其他的事情。当我完成我的工作时，我简单地向我的老板报告并说:“我完成了!”这就是异步执行。

(听我的建议:永远不要在老板背后工作。)

当您同步执行某项任务时，您需要等待该任务完成后才能继续执行另一项任务。当您异步执行某个任务时，您可以在它完成之前转移到另一个任务。

在操作系统上下文中，这对应于在“线程”上执行进程或任务。线程是作为工作单元存在的一系列命令(代码块)。操作系统在处理器核心上运行给定的线程。然而，处理器内核一次只能执行一个线程。它没有同时运行多个线程的概念。操作系统可以通过运行每个线程一小段时间(比如1ms)，并在线程之间不断切换，来提供同时运行多个线程的假象。

现在，如果您在混合中引入多个处理器核心，那么线程可以同时执行。操作系统可以将时间分配给第一个处理器核心上的一个线程，然后将相同的时间块分配给不同处理器核心上的另一个线程。所有这些都是关于允许操作系统管理任务的完成，而您可以继续在代码中执行其他事情。

异步编程是一个复杂的主题，因为当您可以同时进行这些事情时，它们是如何结合在一起的语义。关于这个主题的文章和书籍数不胜数;看看吧!

我认为一个很好的方法是把它看作是一个经典的跑步接力赛

同步:流程就像同一个团队的成员一样，它们直到收到接力棒(前一个流程/运行者执行的结束)才会执行，但它们彼此都是同步的。

异步:在同一接力赛跑道上的不同团队的成员，他们将运行和停止，彼此异步，但在同一场比赛中(整体程序执行)。

这有意义吗?

同步/异步与多线程无关。

同步或同步意味着“连接”，或在某种程度上“依赖”。换句话说，两个同步任务必须彼此知道，并且一个任务必须以依赖于另一个任务的某种方式执行，例如等待开始，直到另一个任务完成。 异步意味着它们是完全独立的，任何一方都不能以任何方式考虑另一方，无论是在初始化还是执行中。

同步(一个线程):

1 thread ->   |<---A---->||<----B---------->||<------C----->|

同步(多线程):

thread A -> |<---A---->|   
                        \  
thread B ------------>   ->|<----B---------->|   
                                              \   
thread C ---------------------------------->   ->|<------C----->| 

异步(一个线程):

         A-Start ------------------------------------------ A-End   
           | B-Start -----------------------------------------|--- B-End   
           |    |      C-Start ------------------- C-End      |      |   
           |    |       |                           |         |      |
           V    V       V                           V         V      V      
1 thread->|<-A-|<--B---|<-C-|-A-|-C-|--A--|-B-|--C-->|---A---->|--B-->| 

异步(多线程):

 thread A ->     |<---A---->|
 thread B ----->     |<----B---------->| 
 thread C --------->     |<------C--------->|

任务A, B, C的起始和结束点用<，>字符表示。 CPU时间片用竖条|表示

从技术上讲，同步/异步的概念实际上与线程没有任何关系。虽然，在一般情况下，在同一个线程上运行异步任务是不寻常的，但这是可能的(参见下面的例子)，并且在不同的线程上同步执行两个或多个任务是很常见的……不，同步/异步的概念只与是否可以在另一个(第一个)任务完成之前启动第二个或后续任务有关，或者它是否必须等待。仅此而已。任务执行在哪个线程(或多个线程)、进程、cpu，甚至是什么硬件上都无关紧要。事实上，为了说明这一点，我编辑了图表来显示这一点。

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异步的例子:

在解决许多工程问题时，软件被设计成将整个问题分解成多个单独的任务，然后异步地执行它们。求矩阵的逆，或者有限元素分析问题，都是很好的例子。在计算中，对列表排序就是一个例子。例如，快速排序例程将列表分成两个列表，并对每个列表执行快速排序，递归地调用自身(快速排序)。在上面的两个例子中，这两个任务都可以(而且经常是)异步执行。它们不需要在单独的线程上。即使是只有一个CPU和一个执行线程的机器，也可以在第一个任务完成之前开始第二个任务的处理。唯一的标准是，一个任务的结果不需要作为另一个任务的输入。只要任务的开始时间和结束时间重叠(只有在两个任务的输出都不需要作为另一个任务的输入时才有可能)，它们就是异步执行的，不管使用了多少线程。

同步的例子:

由多个任务组成的任何进程，这些任务必须按顺序执行，但其中一个任务必须在另一台机器上执行(获取和/或更新数据，从金融服务获取股票报价，等等)。如果它在单独的机器上，那么它就在单独的线程上，无论是同步的还是异步的。

我创建了一个动图来解释这一点，希望能有所帮助: 看，第3行是异步的，其他是同步的。 在行3之前的所有行都应该等到行完成它的工作，但因为行3是异步的，下一行(行4)，不要等待行3，但行5应该等待行4完成它的工作，行6应该等待行5和7的6，因为行4,5,6,7不是异步的。

同步与异步

同步和异步操作是关于下一个任务相对于当前任务的执行顺序。

让我们看一个例子，Task 2是当前任务，Task 3是下一个任务。Task是堆栈(方法帧)中的原子操作方法调用。

同步

意味着任务将逐个执行。当前任务完成后才会启动下一个任务。任务2完成后才启动任务3。

单线程+同步-顺序

通常执行。

伪代码:

main() {
    task1()
    task2()
    task3()
}

多线程+同步-并行

屏蔽。

阻塞意味着线程只是在等待(尽管它可以做一些有用的事情)。例如:Java ExecutorService[About] and Future[About])伪代码:

main() {
    task1()
    Future future = ExecutorService.submit(task2())
    future.get() //<- blocked operation
    task3()
}

异步

暗示任务立即返回控制，并承诺执行代码，稍后通知结果(例如。回调功能)。即使任务2没有完成，任务3也会执行。异步回调，完成处理程序

单线程+异步-并发

使用回调队列(消息队列)和事件循环(运行循环，循环器)。事件循环检查线程堆栈是否为空，如果为真，则将第一个项目从回调队列推入线程堆栈，并再次重复这些步骤。简单的例子是按钮点击，发布事件…

伪代码:

main() {
    task1()
    ThreadMain.handler.post(task2());
    task3()
}

多线程+异步-并发和并行

非阻塞。

例如，当你需要在不阻塞的情况下在另一个线程上进行一些计算。伪代码:

main() {
    task1()

    new Thread(task2()).start();
    //or
    Future future = ExecutorService.submit(task2())

    task3()
}

你可以使用阻塞方法get()或通过循环使用异步回调来使用Task 2的结果。

例如，在移动世界中，我们有UI/主线程，我们需要下载一些东西，我们有几个选择:

同步块-阻塞UI线程并等待下载完成。UI没有响应。 异步回调-创建一个新的线程，使用异步回调来更新UI(不可能从非UI线程访问UI)。回调地狱。 async coroutine[关于]-带有同步语法的异步任务。它允许将下载任务(挂起功能)与UI任务混合。

[iOS同步/异步]，[Android同步/异步]

[并行vs并行]