阻塞式IO和非阻塞式IO
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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