在日常工作中，我们经常会遇到同步通信和异步通信这两种常见的通信方式，它们主要用于计算机网络、分布式系统和并发编程中，这篇文章，我们将分析两者之间的差异点以及该如何选择？
同步通信
同步通信是指通信双方在进行通信时，需要在同一时间进行数据交换，并且一方必须等待另一方的响应才能继续进行后续操作，这种类型的通信通常称为阻塞通信或请求-响应通信。如下图：
比如，你去餐馆点堂食午饭，你需要放下工作去餐馆排队等候，下订单，然后等待餐馆准备食材，一旦准备好了，他们会把食物交给你，这是一个同步交互，你需要在餐馆等待直到你的食物准备好。
同步通信的特点：
- 等待响应：发送方在发送数据后，必须等待接收方处理并返回响应，才能继续执行后续操作。
- 时序紧密：通信的时序要求较高，需要双方同时在线并且能够实时响应。
- 简单实现：由于其线性流程，编程实现相对简单，容易理解和调试。
同步通信的优点
- 即时反馈：同步通信提供即时反馈，允许快速检测和纠正错误。
- 实现简单：同步设计通常易于实现，因为请求和响应发生在单个连续事务中。
- 一致性：由于更新是按顺序处理的，因此数据一致性更易于管理。
同步通信的缺点
- 阻止：在收到响应之前，发件人将被阻止，这可能导致资源浪费和系统性能下降。
- 紧密耦合：同步通信可以在组件之间产生紧密耦合，从而在不影响整个系统的情况下发展或替换单个组件变得具有挑战性。
- 资源密集型：在移动到下一个请求之前，必须完全处理每个请求，这可能会导致资源利用率不足。
使用场景
- 低延迟应用：同步通信适用于需要实时响应的应用，例如视频流或在线游戏。
- API访问：我们常见的HTTP(s)一般都是采用同步通信，请求发起者可以在当前的请求响应中拿到结果值。
异步通信
异步通信是指通信双方在进行通信时，不需要同时进行数据交换。发送方可以在发送数据后立即继续执行其他操作，不必等待接收方的响应。如下图：
比如，你在公司点了一份外卖，然后继续工作，一旦商家准备好了，骑手就会把外卖送到你的楼下，这就是一种异步交互，你无需放下工作去等待外卖准备好并送达。
异步通信的特点
- 不等待响应：发送方发送数据后，不需要等待接收方的处理和响应，可以立即进行其他任务。
- 松散耦合：通信双方不需要同时在线，可以在不同时间进行数据交换。
- 复杂实现：由于需要处理异步事件和回调，编程实现相对复杂，但可以提高系统的并发性能和响应速度。
异步通信的优点
- 非阻塞：发送者不阻塞，发送消息后可以继续执行其他任务，减少资源浪费，提高系统性能。
- 松耦合：发射器和接收器是松耦合的，使它们能够独立运行。
- 可扩展性：异步通信可实现更好的可扩展性，因为发送方和接收方可以按照自己的节奏处理消息。
- 弹性：系统某一部分的故障并不一定会削弱整个操作。
异步通信的缺点
- 复杂的实现：异步设计的实现可能更具挑战性，因为它们需要额外的机制来处理响应和错误。
- 延迟反馈：异步通信可能会引入延迟反馈，使错误检测和纠正更加复杂。
- 数据一致性：确保系统不同部分的数据一致性可能更为复杂。
使用场景
- 高吞吐量应用：异步通信适用于需要高吞吐量的应用，如消息队列或任务处理。
- 解耦系统：异步设计非常适合具有多个独立组件的系统，例如微服务架构。
- 长时间运行的任务：将非紧急任务卸载到异步队列（如图像处理或报告生成）是理想的选择。
- 事件驱动的架构：异步通信在组件对实时事件（如通知）做出反应的系统中大放异彩。
两者对比
下面通过一张表格来对两者进行对比：
| 特性 | 同步通信 | 异步通信 |
|---|---|---|
| 响应等待 | 需要等待响应 | 不需要等待响应 |
| 时序要求 | 时序要求高 | 时序要求低 |
| 实现复杂度 | 实现简单 | 实现复杂 |
| 并发性能 | 并发性能低 | 并发性能高 |
| 典型应用场景 | 电话通话、HTTP请求 | 电子邮件、消息队列、回调函数 |
如何选择？
对于同步通信和异步通信的选择，以下是一些主要的考虑因素：
- 性能：异步通信可以带来更好的性能和吞吐量，因为发送方和接收方可以独立工作。
- 可扩展性：异步通信允许更好的可扩展性，因为系统可以通过并发处理消息来处理更高的负载。
- 可靠性：异步通信可以通过消息持久性和失败时的重试来提供更好的可靠性。
- 复杂性：异步通信在消息排序、错误处理和组件之间的协调方面引入了额外的复杂性。
- 实时性要求：如果系统需要实时交互或即时响应，同步通信可能更合适。