Блокирующий и неблокирующий вызов

Блокирующий вызов: он не возвращается, пока работа не сделана. Вспомни из Блока 08, что вызов функции кладёт кадр стека, а функция возвращается, когда её работа завершена — в этот момент её кадр снимается, и вызывающая сторона продолжает со следующей строки.

Блокирующий вызов — это вызов, который следует этому правилу даже когда работа медленная. Вызов для чтения файла с диска не возвращается, пока байты файла не окажутся в руках. Кадр стека функции остаётся на стеке всё время, пока работает диск — десять миллисекунд, десять миллионов циклов — ничего не делая, просто занимая стек.

Это «блокирующий» в буквальном смысле: вызов блокирует строку под собой от выполнения. Строка 4 не может начаться, потому что строка 3 не вернулась. Вся программа заморожена на этом кадре, пока устройство не ответит. Это ровно то синхронное поведение «простаивать» из урока 01 — теперь увиденное на уровне одного вызова функции.

Неблокирующий вызов: он возвращается сразу. Неблокирующий вызов — это вызов к медленному устройству, который не ждёт завершения работы. Он делает только быструю часть — передаёт запрос устройству — а затем возвращается тут же, за горстку циклов, задолго до того, как устройство выдаст какой-либо ответ.

Так что кадр стека функции кладётся и почти сразу снимается. Вызов возвращается, вызывающая сторона продолжает со следующей строки, и программа продолжает выполняться. Чтение с диска теперь происходит в фоне, обрабатываемое самим устройством, пока CPU идёт дальше.

Но это создаёт очевидный пробел. Вызов вернулся до того, как данные появились — так что вызов не мог отдать обратно данные так, как обычная функция возвращает значение. Результат появится только позже, после того как устройство закончит. Программе нужен какой-то способ получить этот результат, когда бы он в итоге ни появился. Этот механизм — колбэк.

Колбэк: функция, переданная, чтобы запустить её позже. Вспомни из Блока 08, что функция — это именованный, повторно используемый блок инструкций, и что функцию можно передавать как значение — отдавать другому коду по имени.

Колбэк — это ровно такое: функция, которую твоя программа пишет, а затем передаёт неблокирующему вызову с указанием «запусти это для меня, когда результат будет готов». Программа не вызывает колбэк сама. Она отдаёт колбэк и идёт дальше.

Когда медленное устройство наконец заканчивает — спустя миллисекунды — результат доставляется вызовом колбэка, при этом результат передаётся как аргумент (Блок 08: аргументы — это значения, передаваемые функции при её вызове). Тело колбэка затем выполняется, с наконец доступными данными. Так что структура разделена надвое: неблокирующий вызов запускает работу и возвращается; колбэк содержит код, использующий результат, и выполняется отдельно, позже. Строка «использовать файл» больше не стоит прямо под строкой «прочитать файл» — она живёт внутри колбэка.

Одна и та же задача, два способа. Возьми одну конкретную задачу: прочитать имя пользователя с диска, затем поприветствовать его.

Блокирующий. Строка 1: name = readFileBlocking("user.txt"). Этот вызов блокирует — его кадр сидит на стеке все полные 10 мс. Только когда байты приходят, он возвращается, помещая их в name. Строка 2: print("Hello, " + name) выполняется следующей. Просто для чтения, но CPU был заморожен на 10 мс между двумя строками.

Неблокирующий. Строка 1: readFileNonBlocking("user.txt", greet). Этот вызов передаёт запрос диску и передаёт greet как колбэк, затем возвращается сразу. Строка 2 — какой бы она ни была — выполняется тут же; CPU не заморожен. Примерно через 10 мс диск заканчивает, и greet вызывается с именем как аргументом; тело greet делает print.

Одна задача, один диск, те же 10 мс времени устройства. Разница в том, провёл ли CPU эти 10 мс замороженным на застрявшем кадре (блокирующий) или выполняя другие строки, пока колбэк ждал своей очереди (неблокирующий).