阻塞式IO与非阻塞IO的区别

阻塞式IO与非阻塞IO的区别

1. 阻塞式IO (Blocking I/O)

定义
当程序发起一个I/O操作（如读取文件、网络数据）时，进程会被挂起（阻塞），直到操作完成或超时才会继续执行后续代码。在此期间，程序无法执行其他任务。

工作流程

python

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data = socket.recv()  # 调用recv()后，程序卡在这里等待数据
print("收到数据:", data)  # 数据到达后才会执行

特点
- 优点：编程简单，代码直观。
- 缺点：资源利用率低（等待期间CPU空闲），不适合高并发场景。
典型场景
- 简单的单线程脚本
- 对实时性要求不高的低频操作（如命令行工具）

2. 非阻塞式IO (Non-blocking I/O)

定义
程序发起I/O操作后立即返回，无需等待结果。可以通过轮询或事件通知机制（如select/epoll）检查操作状态，实现并发处理多个I/O。

工作流程

python

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socket.setblocking(False)  # 设置为非阻塞模式
try:data = socket.recv()  # 立即返回，若有数据则返回数据，否则抛异常print("收到数据:", data)
except BlockingIOError:print("暂时无数据，继续处理其他任务")  # 程序继续执行其他逻辑

特点
- 优点：提高CPU利用率，支持高并发（如同时处理数千连接）。
- 缺点：编程复杂，需配合多路复用或回调机制。
典型场景
- Web服务器（Nginx、Node.js）
- 实时通信系统（WebSocket、游戏服务器）

3. 核心区别

维度	阻塞式IO	非阻塞式IO
行为	调用后卡住，直到I/O完成	调用后立即返回，需主动查询状态
CPU利用率	低（等待期间闲置）	高（可并行处理其他任务）
并发能力	弱（依赖多线程/进程）	强（单线程即可处理大量I/O）
实现复杂度	简单	复杂（需搭配多路复用或异步框架）
适用场景	低频、简单任务	高频、高并发场景

4. 技术实现

阻塞式IO示例（C语言）

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int fd = open("file.txt", O_RDONLY);
char buf[1024];
read(fd, buf, sizeof(buf)); // 阻塞在此，直到数据读取完毕
printf("Data: %s\n", buf);

非阻塞式IO示例（C语言）

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int fd = open("file.txt", O_RDONLY | O_NONBLOCK); // 设置非阻塞标志
char buf[1024];
while (1) {ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf));if (n > 0) {printf("Data: %s\n", buf);break;} else if (n == -1 && errno == EAGAIN) {// 数据未就绪，处理其他任务usleep(1000); }
}