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node - 非阻塞的異步 IO

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摘要：而線程是進(jìn)程的一部分，二者相扶相依，其中單線程被稱為輕權(quán)進(jìn)程或輕量級(jí)進(jìn)程，執(zhí)行特性線程只有個(gè)基本狀態(tài)就緒，執(zhí)行，阻塞。以上所述證明了操作與其他函數(shù)的這種區(qū)別是由實(shí)現(xiàn)，是用多線程的方式，在標(biāo)準(zhǔn)的阻塞式上模擬非阻塞異步，線程池默認(rèn)限制四線程。

node - 非阻塞的異步 IO

每當(dāng)我們提起 node.js 時(shí)總會(huì)脫口而出 事件驅(qū)動(dòng)、非阻塞I/O 和 單線程，所以我總結(jié)了以下幾點(diǎn)對(duì)這三項(xiàng)概念的闡述，不一定正確僅僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。

單線程

當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)主進(jìn)程，它與其他并行執(zhí)行的應(yīng)用程序一起竟?fàn)幱?jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，是管理和分配現(xiàn)有所占據(jù)資源的基本單位。每一個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)自己的地址空間（進(jìn)程空間）。而線程是進(jìn)程的一部分，二者相扶相依，其中單線程被稱為輕權(quán)進(jìn)程或輕量級(jí)進(jìn)程，執(zhí)行特性：

線程只有 3 個(gè)基本狀態(tài)：就緒，執(zhí)行，阻塞。

線程存在 5 種基本操作來切換線程的狀態(tài)：派生，阻塞，激活，調(diào)度，結(jié)束。

下面這個(gè)圖片簡(jiǎn)單解釋了單線程的運(yùn)作：

用 php、apache、nginx 和 node.js 做對(duì)比是因?yàn)檫@四個(gè)應(yīng)用恰好代表四種情況，其中 php 是典型的多線程的語(yǔ)言，apache 則是同步多進(jìn)程的代表，也就是說連接每一個(gè)連接 apache 都對(duì)應(yīng)一個(gè)子進(jìn)程，而 nginx 是異步多線程，近萬(wàn)個(gè)連接對(duì)應(yīng)一個(gè)子進(jìn)程。

線程與非阻塞IO

當(dāng)我們說 node.js 是單線程應(yīng)用的時(shí)候，實(shí)際上這種單線程只是代碼執(zhí)行主程序上的單線程，在涉及到 IO 操作時(shí)仍然是多線程，下面我們看一段代碼：

var path = require("path"),
    fs   = require("fs");

var i = 0;
console.time("fs.read");
fs.read(fs.openSync(path.join(__dirname, "example.log"), "r"), 10000, 0, "utf-8", function () {
    console.log("1");
    console.timeEnd("fs.read");
});
console.log("2");
function test(cb) {
    console.time("test");
    console.log("3");
    while (i < 300000000) {
        i++
    }
    cb()
}
console.log("4");
test(function () {
    console.log("5");
    console.timeEnd("test");
});
console.log("6");
//process.exit();

運(yùn)行結(jié)果時(shí)：

數(shù)字標(biāo)識(shí)分別為2、4、3、5、6、1，fs 和 test 同樣是回調(diào)函數(shù)一個(gè)立即執(zhí)行并順序執(zhí)行，而另一個(gè)延遲執(zhí)行，這顯然不符合傳統(tǒng)的程序執(zhí)行順序，也不符合有些人說的： 這種以定義當(dāng)前感興趣事件發(fā)生時(shí)由系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)來取代應(yīng)用返回值的編程風(fēng)格被稱為事件驅(qū)動(dòng)編程或者異步編程，這句話的錯(cuò)誤在于是事件驅(qū)動(dòng)編程 但不一定是異步編程，異步編程 的先決條件是當(dāng)前執(zhí)行函數(shù)正在進(jìn)行 IO 操作。

如果我們把上述代碼的最后一句 //process.exit(); 的注釋拿掉，可以看到執(zhí)行結(jié)果：

這種情況是因?yàn)?fs 的 IO 操作是異步，并且執(zhí)行結(jié)果在 事件驅(qū)動(dòng)編程 的 事件隊(duì)列 的最低端，而在它之前 process.exit(); 已經(jīng)在 事件循環(huán) 過程中被從事件隊(duì)列中取出放入調(diào)用堆棧，結(jié)束了主進(jìn)程。所以發(fā)生 fs 的回調(diào)結(jié)果沒有顯示，因?yàn)樗呀?jīng)被放在了整段代碼執(zhí)行環(huán)境中的 事件隊(duì)列 的最下方（這里就是非阻塞的實(shí)例）。

以上所述證明了 IO 操作與其他函數(shù)的這種區(qū)別是由 libeio 實(shí)現(xiàn)，libeio 是用多線程的方式，在標(biāo)準(zhǔn)的阻塞式IO上模擬非阻塞異步，線程池默認(rèn)限制四線程。

另外的 libev 事件可得到 IO 執(zhí)行狀態(tài)。Node.js 的開發(fā)者在 libev 和 libeio 的基礎(chǔ)上還抽象出了 libuv 層： (http://docs.libuv.org/en/v1.x/design.html)。
所有的 IO操作都會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)給由 libuv 管理的工作線程去執(zhí)行，由 libuv 與 libev 和 libeio 進(jìn)行交互。

事件驅(qū)動(dòng)

事件驅(qū)動(dòng)與事件循環(huán)互為犄角，其中事件循環(huán)具備兩個(gè)功能：

事件檢測(cè)

事件觸發(fā)處理

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