面试题答案
一键面试具体场景
以一个高性能的网络爬虫系统为例。爬虫需要从大量的网页中抓取数据。对于爬虫的初始化连接，例如建立与目标服务器的TCP连接阶段，由于连接的建立相对耗时且这个过程中爬虫没有其他可并行处理的任务，此时可以使用阻塞I/O。因为阻塞I/O简单直观，在连接建立成功之前，程序等待即可，不需要额外复杂的异步处理逻辑。
而在数据读取阶段，由于需要同时处理多个连接的网页数据获取，若使用阻塞I/O，一个连接的数据读取操作会阻塞其他连接的处理，导致效率低下。所以在这个阶段，采用非阻塞I/O，爬虫可以在多个连接之间快速切换，检查每个连接是否有数据可读，从而实现对多个网页数据的并行获取，大大提高抓取效率。
设计过程需考虑的因素
- 资源分配
- 文件描述符资源：操作系统对每个进程可打开的文件描述符数量有限制。在爬虫系统中，要合理规划同时存在的连接数，避免超过这个限制。例如，在初始化时根据系统资源和业务需求，设定最大连接数。对于不再使用的连接，及时关闭并释放文件描述符资源。
- 内存资源：无论是阻塞还是非阻塞I/O，在数据的接收和处理过程中都需要内存。对于非阻塞I/O，由于可能同时处理多个连接的数据，需要有足够的缓冲区来暂存数据。例如，为每个连接分配合适大小的接收缓冲区，避免数据丢失。同时，要考虑内存的动态分配和释放，避免内存泄漏。
- 数据同步
- 连接状态同步：在混合使用两种I/O模式时，不同阶段连接的状态变化需要同步管理。例如，当阻塞I/O建立连接成功后，要将连接状态准确传递给非阻塞I/O阶段，确保非阻塞I/O能正确对该连接进行数据读取操作。可以使用状态标志位或者共享的连接状态结构体来实现这种同步。
- 数据一致性：在非阻塞I/O中，由于多个连接可能同时进行数据读取，要保证对共享数据结构（如存储抓取数据的数据库）的访问是线程安全的。可以使用锁机制，如互斥锁、读写锁等，来保证数据的一致性。例如，在将抓取的数据写入数据库时，先获取锁，操作完成后释放锁。
- 错误处理
- 阻塞I/O错误：在阻塞I/O建立连接过程中，可能会遇到连接超时、服务器拒绝连接等错误。需要对这些错误进行合理处理，例如记录错误日志，根据错误类型决定是否重试连接。如果是服务器临时不可用，可以设置一定的重试次数和重试间隔时间。
- 非阻塞I/O错误：非阻塞I/O在数据读取时，可能会遇到诸如资源暂时不可用（EAGAIN或EWOULDBLOCK错误）、连接断开等错误。对于EAGAIN错误，通常可以等待一段时间后再次尝试读取。而对于连接断开错误，需要及时关闭连接，清理相关资源，并从连接池中移除该连接，同时通知其他模块（如任务调度模块）重新安排任务。