阻塞式IO和非阻塞式IO

最新推荐文章于 2024-08-14 14:18:33 发布

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什么是阻塞式IO，什么是非阻塞式IO？区分他们有何用？

阻塞式IO：IO即input/output，阻塞式IO指的是“一旦输入/输出工作没有完成，则程序阻塞，直到输入/输出工作完成”。在目前，我们从书本上学到的语法用的基本都是阻塞式IO。比如c语言的stdio.h库的所有函数（包含scanf(),getchar(),gets()等函数），Java的BIO（比如各类输入输出流）。他们都是不见黄河心不死的好汉。在你满足他们的条件之前，不让你的程序继续往下跑。最简单的例子：c语言的scanf()函数——当你scanf()要求输入两个数字时，你只输入一个数字，它也不会让你继续执行接下来的代码的。

非阻塞式IO：非阻塞式IO其实也并非完全非阻塞，通常都是通过设置超时来读取数据的。未超时之前，程序阻塞在读写函数上；超时后，结束本次读取，将已读到的数据返回。通过不断循环读取，就能够读到完整数据了。如果多次连续超时读到空数据的话，则可以断开。C语言的Socket可以使用setsockopt()来设置recv()超时（通常也就Socket需要考虑超时）。而JAVA有两种非阻塞式IO——AIO和NIO。说真的，我自己都没去看他们具体是怎么用的……所以我就不阐述了。

有啥用：就说说非阻塞IO的严重缺点吧。如果你企图保持socket的长连接，Server在规定的时间内没有读到Client的心跳，然而你Server读取socket传来的数据，调用的输入函数是阻塞式IO（如下），那么即便Client没有心跳了（Client已经断开了连接），你的Server程序仍然会被阻塞在该输入函数下无法继续等待数据结束标志（比如换行符）。然而，由于Client已经断开了连接，所以Sever永远收不到数据……这个线程就卡在这里结束不了，单纯地浪费资源了。（这时候，心跳包机制也成了鸡肋）

以下是JAVA阻塞式IO例子代码：

/*常见的阻塞式IO代码*/
serverSocket = new ServerSocket(PORT);
Socket client = serverSocket.accept();
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
while(1)
{
String reciver=in.readLine();//当输入流没有换行时，在此阻塞
Thread.sleep(1);
}

那么，JAVA能否用阻塞式IO实现非阻塞式IO呢？

我这么问肯定是可以的。

之前用Java写的Server端代码，用的是一个连接对应一个线程的方式，发现Client结束长连接却不能终止Server的连接线程，但是又懒得去看NIO和AIO的资料，因为可能会动到之前写的代码（基本上把整个代码结构都推倒了），所以就偷了个懒，使用BIO来实现非阻塞式IO。

使用java的阻塞式IO实现非阻塞式IO

实现：相信学过操作系统原理的人都听说过生产者消费者问题吧。我也称这种实现方式为生产者消费者方式，然而目的和内容大相径庭。操作系统中的生产者消费者问题主要解决的问题是资源共享问题。而我解决的是供需问题。实现步骤如下——①写一个生产者类作为消费者的子线程：使用队列存放每一次读到的数据，不论是心跳还是目标数据都塞入队列。当队列不为空的时候，表示该socket口仍在接受数据，否则已经断开。②父线程（也就是消费者）不断向生产者索取数据，如果生产者在n*T的时间间隔内不断地返回“队列为空”的状态，则断开该socket，终止该消费者线程。

原理：通过父线程终止，强迫子线程（生产者类）抛出异常，从而终止输入输出流的持续阻塞状态。

以下是生产者类的代码：

/*生产者类*/
class dataProducer implements Runnable
{
BufferedReader in=null;
Queue<String> inputQueue=new LinkedList<String>();
public dataProducer(InputStream _inputer)
{
in=new BufferedReader(new InputStreamReader(_inputer));
}
public boolean isActive() //用于父线程判断生产者是否有数据可读
{
if(inputQueue.isEmpty())return false;
else return true;
}
public String next() //获得队列的下一个数据
{
return inputQueue.remove();
}
public void run()
{
try
{
while(true)
{
String reciver=in.readLine();
inputQueue.add(reciver);
Thread.sleep(10);
}
}
catch(IOException | InterruptedException e) //被强迫抛出异常后，该线程会执行以下代码
{
System.out.println("Forced interrupted the readline() successfully.");
e.printStackTrace();
}
finally
{
try
{
if(in!=null)in.close();
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}

以下是父线程调用生产者类的代码：

long lasstime=System.currentTimeMillis();
long interval=0;
try
{
dataProducer rdl=new dataProducer(client.getInputStream());
Thread thrdl=new Thread(rdl);
thrdl.start();
while(interval<16000)
{
interval=System.currentTimeMillis()-lasttime;
if(!rdl.isActive()){Thread.sleep(10);continue;}
String reciver=rdl.next();
if(reciver 是数据) //判断姿势取决于你的心跳包和数据包怎么设计
{
//处理数据;
}
lasttime=System.currentTimeMillis(); //更新lasttime
Thread.sleep(1);
}
}
catch(Exception e)
{
//异常处理
}
finally
{
//资源回收
}

怎么使用c语言实现非阻塞式socket线程？

实现：C语言使用socket实现长连接的话，可以通过setsockopt()来设置recv()的超时，自动跳出阻塞重新进入循环。能够设置超时的话，将超时时间设成n*T，再加个判断就行了。需要注意的是，设置recv()超时的同时，accpet()阻塞也会超时。没力气贴代码了，感觉能够设置超时还是挺方便的。

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