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Java面试必问：什么是阻塞式方法？

大家好，我是闫工。今天我们要聊一个Java面试中必问的问题——“什么是阻塞式方法？”这个问题看起来简单，但里面可大有文章。作为一个老司机（码农），我不仅要告诉你们答案，还要用一些生活中的例子和代码来让这个概念更加生动有趣。

一、引言：阻塞式方法是什么？

首先，我们得弄清楚什么是阻塞式方法。阻塞式方法，简单来说就是一种会让程序执行“卡住”的方法。就像你在马路上等红绿灯一样，车不能动，人也不能走，只能等信号变了才能继续前进。

在Java中，阻塞式方法通常指的是那些会一直等待某个操作完成，直到条件满足或资源可用才会返回的方法。这些方法会让调用它们的线程进入阻塞状态，无法执行其他任务。

二、生活中的阻塞式方法

为了更好地理解这个概念，我们可以从生活中找一些例子：

1. 红绿灯：你开车到路口，遇到红灯，只能等绿灯亮了才能继续前进。这就是一个典型的阻塞过程。
2. 银行排队：你去银行办理业务，发现所有柜台都在忙，只好坐在椅子上等待叫号。直到有空闲的柜员为止，这个等待的过程也是阻塞式的。

这些例子告诉我们，阻塞式方法的核心在于“等待”，而这种等待会占用资源，影响效率。

三、Java中的阻塞式方法

现在我们回到编程世界，看看Java中有哪些常见的阻塞式方法。

1. 输入输出流的read()方法

InputStream的read()方法就是一个典型的阻塞式方法。假设你从网络上读取数据，如果数据还没到达，read()就会一直等待，直到数据到来或者连接被关闭。

// 阻塞式代码示例publicclassBlockingExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try(BufferedReaderreader=newBufferedReader(newFileReader("file.txt"))){Stringline;while((line=reader.readLine())!=null){// 这里会阻塞，直到读取到数据或者文件结束System.out.println(line);}}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}}

2. 线程睡眠Thread.sleep()

Thread.sleep()也是一个常见的阻塞式方法。它会让当前线程暂停执行指定的时间，这段时间内线程无法处理任何任务。

publicclassSleepExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{System.out.println("Going to sleep...");Thread.sleep(2000);// 阻塞2秒System.out.println("Woke up!");}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}

3. 等待锁

在多线程编程中，当一个线程试图获取一个已经被其他线程占用的锁时，它会进入阻塞状态，直到锁被释放。

publicclassLockExample{privatefinalObjectlock=newObject();publicvoidsomeMethod(){synchronized(lock){// 如果lock被其他线程占用，当前线程会被阻塞try{Thread.sleep(1000);// 模拟长时间操作}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}

四、阻塞式方法的优缺点

优点

1. 简单易用：阻塞式编程通常比非阻塞式编程更容易理解和实现。
2. 资源控制：在某些情况下，阻塞可以确保资源不会被多个线程同时访问，从而避免竞争条件。

缺点

1. 性能问题：如果一个线程因为等待某个操作而被阻塞，它将无法执行其他任务，这可能导致资源浪费和性能下降。
2. 潜在的死锁风险：在复杂的多线程环境中，如果不小心管理锁，可能会导致死锁。

五、如何避免阻塞？

虽然阻塞式方法有其用途，但在高并发场景下，我们通常希望避免使用它们。以下是一些替代方案：

1. 非阻塞式编程

非阻塞式方法不会让线程一直等待，而是会立即返回一个状态，告诉调用者当前操作是否完成。

publicclassNonBlockingExample{publicstaticvoidmain(String[]args){FutureTask<String>task=newFutureTask<>(()->{Thread.sleep(2000);return"Hello, non-blocking world!";});newThread(task).start();System.out.println("Doing other things...");// 其他任务try{Stringresult=task.get();// 这里会阻塞，直到任务完成System.out.println(result);}catch(InterruptedException|ExecutionExceptione){e.printStackTrace();}}}

2. 异步编程

异步编程允许我们在等待某个操作完成时继续执行其他任务。Java提供了CompletableFuture来支持异步编程。

importjava.util.concurrent.CompletableFuture;importjava.util.concurrent.ExecutionException;publicclassAsyncExample{publicstaticvoidmain(String[]args){CompletableFuture<String>future=CompletableFuture.supplyAsync(()->{try{Thread.sleep(2000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}return"Hello, async world!";});System.out.println("Doing other things...");future.whenComplete((result,exception)->{if(exception!=null){exception.printStackTrace();}else{System.out.println(result);}});// 防止主线程结束try{Thread.sleep(3000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}

3. 响应式编程

响应式编程通过观察者模式来处理异步事件。Java的RxJava是一个流行的响应式编程库。

importio.reactivex.Observable;importio.reactivex.observers.DisposableObserver;publicclassReactiveExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Observable<String>observable=Observable.create(emitter->{try{Thread.sleep(2000);emitter.onNext("Hello, reactive world!");emitter.onComplete();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}});DisposableObserver<String>observer=newDisposableObserver<String>(){@OverridepublicvoidonNext(Stringvalue){System.out.println(value);}@OverridepublicvoidonError(Throwablee){e.printStackTrace();}@OverridepublicvoidonComplete(){System.out.println("Completed!");}};observable.subscribe(observer);// 防止主线程结束try{Thread.sleep(3000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}

六、总结

阻塞式方法在简单场景下非常有用，但在高并发和高性能需求的系统中，它们可能导致性能瓶颈。通过使用非阻塞、异步或响应式编程技术，我们可以更高效地利用资源并提高系统的吞吐量。

希望这篇长文对你有所帮助！如果你有其他问题，随时可以问我哦！

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