1. 介绍
阻塞与非阻塞是计算机领域中经常被提及的概念。在Linux系统中，阻塞与非阻塞是指对于I/O操作（如读写文件、网络通信等）的处理方式。本文将揭秘Linux中阻塞与非阻塞的真相，为读者解析二者的区别以及各自的应用场景。
2. 阻塞I/O
2.1 什么是阻塞I/O
阻塞I/O是指在进行I/O操作时，程序会一直等待直到操作完成才返回结果。在阻塞模式下，当程序执行一个I/O操作时，操作系统会将程序置为睡眠状态，直到I/O操作完成后才唤醒程序继续执行。
2.2 阻塞I/O的特点
阻塞I/O的特点包括：
同步：阻塞I/O是同步的，即程序会等待I/O操作完成后才继续执行，使得程序的执行流程无法向下进行。
资源浪费：在阻塞状态下，程序会一直占用CPU时间片，造成资源的浪费。
2.3 阻塞I/O的示例代码
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main() {
int fd = open("file.txt", O_RDONLY); // 打开文件
char buffer[1024];
int bytesRead = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 读取文件内容
close(fd); // 关闭文件
printf("Read %d bytes from file: %s\n", bytesRead, buffer);
return 0;
}
以上示例代码中，使用阻塞I/O的方式打开文件，并读取文件内容。在执行read函数时，程序会一直等待，直到读取完成才继续执行后续代码。
3. 非阻塞I/O
3.1 什么是非阻塞I/O
非阻塞I/O是指在进行I/O操作时，程序可以立即返回一个状态，而不需要等待操作完成。在非阻塞模式下，如果进行的I/O操作无法立即完成，程序会立即返回一个错误码，而不会被置为睡眠状态。
3.2 非阻塞I/O的特点
非阻塞I/O的特点包括：
异步：非阻塞I/O是异步的，即程序发起一个I/O操作后，可以继续执行其他操作，无需等待I/O操作完成。
资源节约：在非阻塞状态下，程序不会一直占用CPU时间片，可以利用空闲时间执行其他任务，节约了系统资源。
3.3 非阻塞I/O的示例代码
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main() {
int fd = open("file.txt", O_RDONLY | O_NONBLOCK); // 打开文件并设置非阻塞模式
char buffer[1024];
ssize_t bytesRead = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 尝试读取文件内容
if (bytesRead == -1) {
printf("Read error: file not ready\n");
} else {
printf("Read %ld bytes from file: %s\n", bytesRead, buffer);
}
close(fd); // 关闭文件
return 0;
}
以上示例代码中，在打开文件时，使用O_NONBLOCK选项设置文件为非阻塞模式，并在读取文件内容时，立即返回读取结果。如果文件未准备好，read函数会返回-1，程序可根据该错误码进行其他操作。
4. 阻塞与非阻塞的应用场景
4.1 阻塞I/O的应用场景
阻塞I/O适用于以下场景：
对实时性要求不高的任务，如日志记录、文件备份等。
操作较简单的任务，不需要同时处理多个I/O操作。
4.2 非阻塞I/O的应用场景
非阻塞I/O适用于以下场景：
对实时性要求较高的任务，如网络通信。
需要同时处理多个I/O操作的任务。
5. 总结
本文从阻塞与非阻塞的角度，揭秘了Linux中阻塞与非阻塞的真相。阻塞I/O会使程序一直等待操作完成才返回结果，而非阻塞I/O则可以立即返回一个状态。阻塞I/O适用于对实时性要求不高且操作简单的任务，而非阻塞I/O适用于对实时性要求高且需要同时处理多个I/O操作的任务。