Java中IO操作的阻塞和非阻塞问题示例

原创 Dear 丶 2024-10-09 09:09 48阅读 0赞

在Java中，I/O操作可以分为阻塞和非阻塞两种模式。

1. 阻塞模式（Blocking I/O）：
   - 当调用API进行读写操作时，如果数据不存在或者没有准备好，操作系统会将该线程挂起，直到数据准备好或出现异常。
   - 优点：简洁易用，不需要额外的锁机制来保证同步。
   - 缺点：效率较低，当I/O操作耗时较长时，可能导致线程阻塞过长时间。

2. 非阻塞模式（Non-Blocking I/O）：
   - 当调用API进行读写操作时，如果数据不存在或者没有准备好，操作系统不会立即挂起线程，而是将该请求暂存起来。
   - 系统会在适当时间检查这些请求，并根据准备情况决定是否唤醒对应的线程。
   - 优点：提高了I/O操作的效率，尤其是在等待较长时间的I/O操作时。
   - 缺点：实现复杂度较高，需要对操作系统底层进行深入理解。

示例代码：

```java
import java.io.IOException;
import java.nio.channels.AsynchronousChannel;
import java.nio.channels.AsynchronousFileChannel;

public class NonBlockingIOExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建非阻塞通道
        AsynchronousChannel ac = AsynchronousChannel.open();

// 开始读操作，不立即完成
        ac.readFuture().whenComplete((read, future) -> {
            if (read == -1) { // 操作失败，如通道关闭等
                System.err.println("Read operation failed.");
                return;
            }

// 如果数据准备好，执行下一步操作
            System.out.println("Read successful: " + read);
        }));

// 开始写操作，不立即完成
        ac.writeAsync("Hello, Non-blocking I/O").whenComplete((written, future) -> {
            if (future.isCompletedExceptionally()) { // 操作失败，如通道关闭等
                System.err.println("Write operation failed.");
                return;
            }

// 如果写操作成功，确认完成任务
            System.out.println("Write successful: " + written);
        }));

// 关闭通道，非阻塞模式下，后续操作将不再执行
        ac.close();

// 等待所有任务完成，非阻塞模式下，需要额外关注未来结果
        while (!future.isDone()) {
            System.out.println("Operation still in progress...");
            Thread.sleep(1000); // 每秒检查一次，模拟等待
        }

if (future.isCompletedExceptionally()) {
            System.err.println("Operation failed.");
        } else {
            System.out.println("All operations completed successfully.");
        }
    }
}
```
上述示例中，我们创建了一个非阻塞通道`ac`。然后分别进行读写操作，并使用`readFuture`和`writeAsync`来获取未来结果。

最后关闭通道并等待所有任务完成。如果在未来检查过程中发现任何异常或错误，程序将捕获并处理这些异常。