阻塞和非阻塞的区别?-优快云博客

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在Java中，阻塞（Blocking）和非阻塞（Non-blocking）是描述线程在等待资源或操作完成时的两种状态，核心区别在于线程在等待期间是否会被挂起（暂停执行）。这一特性直接影响程序的并发能力和资源利用率，尤其在I/O操作中表现显著。

一、核心定义与本质区别

特性	阻塞（Blocking）	非阻塞（Non-blocking）
等待状态	线程会被挂起（进入阻塞状态），暂停执行	线程不会被挂起，始终保持运行状态
资源占用	阻塞时不消耗CPU资源（线程休眠）	可能消耗CPU资源（需轮询检查状态）
操作结果	操作完成后线程被唤醒，直接获取结果	无论操作是否完成，立即返回状态（成功/未就绪）
典型场景	BIO（阻塞I/O）、`Object.wait()`、`Thread.sleep()`	NIO（非阻塞I/O）、`ConcurrentHashMap`的非阻塞操作

二、阻塞：线程"暂停等待"模式

当线程执行阻塞操作时，若所需资源未就绪（如I/O数据未到达、锁被占用），线程会被操作系统挂起，暂时让出CPU资源，直到资源就绪后再被唤醒继续执行。

这就像你去食堂打饭，若窗口还没备好你的餐，你会站在原地等待（不做其他事），直到饭菜做好。

Java中的阻塞示例

阻塞I/O（BIO）操作：

// 服务器端accept()阻塞：等待客户端连接时，线程挂起
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket socket = serverSocket.accept(); // 阻塞，无连接时线程暂停

// 输入流read()阻塞：无数据时线程挂起
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = in.read(buffer); // 阻塞，无数据时线程暂停

线程同步机制：
- synchronized块：线程获取不到锁时，会进入阻塞状态。
- Object.wait()：线程会释放锁并进入阻塞状态，直到被notify()唤醒。
```
synchronized (lock) {
    while (!condition) {
        lock.wait(); // 线程阻塞，释放锁
    }
}
```
线程休眠：
Thread.sleep(1000)会让线程阻塞1秒，期间不占用CPU。

三、非阻塞：线程"主动询问"模式

非阻塞操作中，即使资源未就绪，线程也不会挂起，而是立即返回一个"未完成"的状态（如-1或null），线程可以继续执行其他任务，之后通过轮询再次尝试操作。

这就像你去食堂打饭，若窗口没备好你的餐，你不会站着等，而是先去买瓶水，过一会儿再回来问问是否做好了。

Java中的非阻塞示例

非阻塞I/O（NIO）操作：
通过SocketChannel的非阻塞模式，read()和write()会立即返回：

// 开启非阻塞模式
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
channel.configureBlocking(false);

// 连接操作：非阻塞，立即返回（可能尚未完成连接）
channel.connect(new InetSocketAddress("example.com", 80));

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
// 读取操作：非阻塞，无数据时返回0，不会挂起线程
int bytesRead = channel.read(buffer); 
if (bytesRead == 0) {
    // 无数据，可先处理其他任务
}

NIO的Selector（多路复用）：
非阻塞模式通常配合Selector使用，避免无效轮询：

Selector selector = Selector.open();
// 注册非阻塞通道到Selector，关注可读事件
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

// 轮询就绪的通道（非阻塞或超时阻塞）
while (true) {
    int readyChannels = selector.selectNow(); // 非阻塞，立即返回就绪通道数
    if (readyChannels == 0) {
        // 无就绪事件，处理其他任务
        continue;
    }
    // 处理就绪的通道
}

原子操作类（非阻塞同步）：
java.util.concurrent.atomic包下的类（如AtomicInteger）使用CAS（Compare-And-Swap）实现非阻塞同步：

AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
// 非阻塞更新：若当前值为0，则更新为1，失败则立即返回false
boolean updated = count.compareAndSet(0, 1);

四、关键区别总结

线程状态：
- 阻塞：线程会进入BLOCKED或WAITING状态，暂停执行，不占用CPU。
- 非阻塞：线程始终处于RUNNABLE状态，持续执行（可能执行其他任务）。
资源效率：
- 阻塞：适合长等待场景（如I/O），不浪费CPU，但线程切换有开销。
- 非阻塞：适合短等待场景，避免线程切换，但轮询可能消耗额外CPU。
编程复杂度：
- 阻塞：逻辑简单，直接等待结果即可（如BIO的read()）。
- 非阻塞：需手动处理"未就绪"状态，通常需要轮询或事件通知（如NIO的Selector）。
适用场景：
- 阻塞：连接数少、操作耗时较长的场景（如文件读写、数据库查询）。
- 非阻塞：高并发、操作耗时短的场景（如网络服务器、高频交易系统）。

五、Java中阻塞与非阻塞的典型应用对比

操作类型	阻塞实现	非阻塞实现
网络I/O	`Socket`、`ServerSocket`（BIO）	`SocketChannel`、`Selector`（NIO）
文件I/O	`FileInputStream`、`FileOutputStream`	无原生非阻塞文件I/O（需依赖NIO.2的异步API）
线程同步	`synchronized`、`Object.wait()`	`Atomic*`、`ConcurrentHashMap`
连接处理	一个连接一个线程	单线程处理多个连接（多路复用）