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非阻塞IO（non-blocking IO）
Linux下，可以通過設置socket使其變為non-blocking。當對一個non-blocking socket執行讀操作時，流程是這個樣子：
從圖中可以看出，當用戶進程發出read操作時，如果kernel中的數據還沒有準備好，那么它并不會block用戶進程，而是立刻返回一個error。從用戶進程角度講 ，它發起一個read操作后，并不需要等待，而是馬上就得到了一個結果。用戶進程判斷結果是一個error時，它就知道數據還沒有準備好，于是用戶就可以在本次到下次再發起read詢問的時間間隔內做其他事情，或者直接再次發送read操作。一旦kernel中的數據準備好了，并且又再次收到了用戶進程的system call，那么它馬上就將數據拷貝到了用戶內存（這一階段仍然是阻塞的，這段是本地拷貝，copy data ），然后返回。
也就是說非阻塞的recvform系統調用調用之后，進程并沒有被阻塞，內核馬上返回給進程，如果數據還沒準備好，
此時會返回一個error。進程在返回之后，可以干點別的事情，然后再發起recvform系統調用。重復上面的過程，
循環往復的進行recvform系統調用。這個過程通常被稱之為輪詢。輪詢檢查內核數據，直到數據準備好，再拷貝數據到進程，
進行數據處理。需要注意，拷貝數據整個過程，進程仍然是屬于阻塞的狀態。
所以，在非阻塞式IO中，用戶進程其實是需要不斷的主動詢問kernel操作系統內存 數據準備好了沒有。
非阻塞IO示例
BlockingIOError: [WinError 10035] 無法立即完成一個非阻止性套接字操作。
from socket import *
server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1',8000))
server.listen(5)
# 設置socket接口為 非阻塞IO接口
# 默認是True 為阻塞
server.setblocking(False)
print("starting...")
while True:
try:
conn,addr = server.accept()
print(addr)
except BlockingIOError:
print("干其他的工作")
server.close()
執行結果，如上面的圖，一直返回error消息
starting... 干其他的工作 干其他的工作 干其他的工作 干其他的工作
服務端 可以與 多個客戶端建立連接，實現服務端可以不停的建立連接
from socket import *
server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1',8000))
server.listen(5)
# 設置socket接口為 非阻塞IO接口
# 默認是True 為阻塞
server.setblocking(False)
r_list = []
print("starting...")
while True:
try:
conn,addr = server.accept()
r_list.append(conn)
print(r_list)
except BlockingIOError:
pass
server.close()
起三個客戶端與服務端建立連接
r_list 存著所有建立的連接
有連接來，就建立連接，沒有連接來，就拋出異常
實現IO非阻塞 并發 多個連接
from socket import *
server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1',8000))
server.listen(5)
# 設置socket接口為 非阻塞IO接口
# 默認是True 為阻塞
server.setblocking(False)
r_list = []
print("starting...")
while True:
try:
conn,addr = server.accept()
r_list.append(conn)
print(r_list)
except BlockingIOError:
# 定義刪除連接列表
del_rlist = []
for conn in r_list:
try:
data = conn.recv(1024)
# 收空數據時候
if not data:
del_rlist.append(conn)
continue
conn.send(data.upper())
# 沒有連接，拋出異常，就結束這次循環，繼續
except BlockingIOError:
continue
# 套接字出現異常，客戶端單方面連接斷開
except Exception:
conn.close()
del_rlist.append(conn)
break
# 結束上面循環之后，循環del_list 連接元素 刪除連接
for conn in del_rlist:
del_rlist.remove(conn)
server.close()
BUG：send也是IO阻塞接口
當send在數據量過大時候，也會阻塞。
send操作是，把應用程序把數據發送到操作系統緩存區里，而操作系統緩存區空間也是有限的。緩存區也會滿了，后面還有數據需要發送，那只能等緩存區清掉數據，有空間了，才能發送數據。所以在這里緩存區滿了，就阻塞。
修改后服務端的代碼 可以自己檢測IO，遇到IO切換單個線程的其他任務，去運行，實現單線程并發
from socket import *
server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1',8000))
server.listen(5)
# 設置socket接口為 非阻塞IO接口
# 默認是True 為阻塞
server.setblocking(False)
r_list = []
w_list = []
print("starting...")
while True:
try:
conn,addr = server.accept()
r_list.append(conn)
print(r_list)
except BlockingIOError:
# 收消息
# 定義刪除連接列表
del_rlist = []
for conn in r_list:
try:
data = conn.recv(1024)
# 收空數據時候
if not data:
del_rlist.append(conn)
continue
'''加入元祖 元祖有兩個元素
1.存放套接字連接
2.準備要發送的的數據
'''
w_list.append((conn, data.upper()))
# 沒有連接，拋出異常，就結束這次循環，繼續
except BlockingIOError:
continue
# 套接字出現異常，客戶端單方面連接斷開
except Exception:
conn.close()
del_rlist.append(conn)
break
# 發消息
# 用于 發成功數據后，刪除套接字連接的列表
del_wlist = []
for item in w_list:
try:
conn = item[0]
data = item[1]
conn.send(data)
# 發成功后，從列表刪除連接
del_wlist.append(item)
# send 有可能出現異常 沒發完情況
except BlockingIOError:
pass
# 結束上面循環之后，循環del_wlist 連接元素 刪除連接
for item in del_wlist:
del_wlist.remove(item)
# 結束上面循環之后，循環del_rlist 連接元素 刪除連接
for conn in del_rlist:
del_rlist.remove(conn)
server.close()
這就是非阻塞IO
但是非阻塞IO模型絕不被推薦。
我們不能否則其優點：能夠在等待任務完成的時間里干其他活了（包括提交其他任務，也就是 “后臺” 可以有多個任務在“”同時“”執行）。
干其他活時候，有可能來新的連接，新的連接來了，不能及時響應與該新的連接，建立連接。所以會導致問題：數據不會及時響應
但是也難掩其缺點：
1. 循環調用recv()將大幅度推高CPU占用率；這也是我們在代碼中留一句time.sleep(2)的原因,否則在低配主機下極容易出現卡機情況
2. 任務完成的響應延遲增大了，因為每過一段時間才去輪詢一次read操作，而任務可能在兩次輪詢之間的任意時間完成。
這會導致整體數據吞吐量的降低。
3.死循環While True會導致CPU的無用的耗用、占用
此外，在這個方案中recv()更多的是起到檢測“操作是否完成”的作用，實際操作系統提供了更為高效的檢測“操作是否完成“作用的接口，例如select()多路復用模式，可以一次檢測多個連接是否活躍
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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