什么是非阻塞IO？它在什么情况下比阻塞IO更有优势？

JavaIO面试题 0 393

非阻塞 I/O 是指在请求执行一个操作时，如果该操作不能立即完成，系统会立即返回，而不是等待操作完成。这样，程序可以继续执行后续的指令，不会被迫停在那里等待。在 Java 中，非阻塞 I/O 是通过 NIO (New Input/Output) 实现的。

非阻塞 I/O 的优势在于提高了程序处理多个 I/O 流的能力，因为它可以同时发起多个 I/O 请求，而不会阻塞主线程。当一个线程管理多个连接时，它可以在一个连接等待 I/O 的同时，转而处理其他连接，这样就可以用更少的线程处理更多的连接，提高了资源的利用率和程序的效率。

非阻塞 I/O 在以下情况下比阻塞 I/O 更有优势：

并发处理：当服务器需要同时处理成千上万的并发连接时，非阻塞 I/O 可以显著提高性能。比如高并发的网络服务器，如 Web 服务器和数据库服务器。
资源优化：在需要优化线程使用或系统资源的场景中，非阻塞 I/O 可以减少因线程阻塞导致的资源浪费。
实时应用：在对响应时间有严格要求的实时应用程序中，非阻塞 I/O 可以提供更快的响应时间，因为它允许系统在等待 I/O 操作时处理其他任务。
事件驱动应用：在基于事件驱动的框架中，非阻塞 I/O 可以提高事件处理的速度，因为它允许程序在处理事件的同时，继续监听其他事件。

例子：

在网络编程中，使用 Java NIO 的 Selector 可以同时监控多个通道的 I/O 事件。如果某个通道可以进行 I/O 操作，它将被加入到选择器的就绪集合中，从而可以进行非阻塞的读写操作。

下面是一个简化的非阻塞 I/O 的例子，使用 Java NIO 的 SocketChannel：

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NonBlockingIOExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 打开 SocketChannel
            SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
            // 设置为非阻塞模式
            socketChannel.configureBlocking(false);
            // 发起连接
            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("example.com", 80));

            // 在连接完成前可以做其他事情
            while (!socketChannel.finishConnect()) {
                // 处理其他任务
            }

            // 连接建立后，进行非阻塞读写操作
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int bytesRead = socketChannel.read(buffer); // 非阻塞读取

            // 处理读取到的数据
            if (bytesRead > 0) {
                // 处理数据
            }

            // 关闭连接
            socketChannel.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，通过将 SocketChannel 设置为非阻塞模式，可以在连接尚未完成时继续执行其他任务，而不是等待连接建立。同样地，读操作不会阻塞，如果没有数据可读，read() 方法会立即返回。这使得非阻塞 I/O 非常适合于需要高效处理多个并发连接的场景。

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