面试题：网络编程中I/O模型应用场景分析

选择依据

非阻塞I/O：
- 适用场景：如果系统中每个连接处理逻辑简单且快速，希望在等待I/O操作完成时能快速切换到其他连接处理，避免线程长时间阻塞，非阻塞I/O是一个不错选择。例如，在即时通讯系统中，某些只涉及简单心跳检测的连接，每次操作耗时极短，使用非阻塞I/O可以高效利用系统资源。
- 优势：不会因为I/O操作而阻塞线程，使得一个线程可以同时管理多个I/O操作，提高了系统的并发处理能力。
- 劣势：需要不断轮询检查I/O操作状态，增加CPU开销，如果轮询频率过高，会浪费大量CPU资源。
多路复用I/O：
- 适用场景：当系统需要处理大量并发连接，且每个连接的I/O操作频率不固定，希望用较少的线程管理大量连接时，多路复用I/O更为合适。在即时通讯系统中，大量用户同时在线，每个用户连接的消息收发频率不同，使用多路复用I/O可以有效地管理这些连接。
- 优势：可以用一个线程管理多个I/O连接，减少线程创建和上下文切换开销。通过事件驱动机制，只有在I/O事件发生时才进行处理，降低CPU轮询开销。
- 劣势：代码实现相对复杂，需要对多路复用模型（如select、poll、epoll等）有深入理解，不同平台的多路复用函数存在差异，可移植性需要特别关注。

综合即时通讯系统高并发且连接数量大的特点，多路复用I/O更适合。因为它能有效管理大量连接，降低线程和CPU开销，虽然实现复杂，但对于大规模高并发系统是值得的。

实现思路（以epoll为例，适用于Linux系统）

创建epoll实例：

int epollFd = epoll_create1(0);
if (epollFd == -1) {
    perror("epoll_create1");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

添加连接到epoll：假设已经有一个新的socket连接sockfd，需要将其添加到epoll实例中监听读事件。

struct epoll_event event;
event.data.fd = sockfd;
event.events = EPOLLIN;
if (epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) == -1) {
    perror("epoll_ctl: add");
    close(sockfd);
}

等待事件发生：

struct epoll_event events[1024];
int numEvents = epoll_wait(epollFd, events, 1024, -1);
if (numEvents == -1) {
    perror("epoll_wait");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

处理事件：遍历events数组，处理发生的事件。

for (int i = 0; i < numEvents; ++i) {
    int sockfd = events[i].data.fd;
    if (events[i].events & EPOLLIN) {
        // 处理读事件，例如接收消息
        char buffer[1024];
        ssize_t bytesRead = recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
        if (bytesRead > 0) {
            // 处理接收到的消息
        } else if (bytesRead == 0) {
            // 连接关闭
            epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_DEL, sockfd, NULL);
            close(sockfd);
        } else {
            // 错误处理
            perror("recv");
            epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_DEL, sockfd, NULL);
            close(sockfd);
        }
    }
}

关闭epoll实例：
```
close(epollFd);
```

在其他操作系统如Windows上，可以使用类似的I/O Completion Ports（IOCP）机制来实现多路复用I/O，其原理与Linux的epoll类似，但函数接口和使用方式有所不同。

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面试题：网络编程中I/O模型应用场景分析

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面试题答案

选择依据

实现思路（以epoll为例，适用于Linux系统）