node.js的異步IO 第一篇

feng409 發布于2019-08-20 15:19 / 3336人閱讀

摘要：給出了解決方案就是單線程，遠離線程鎖，狀態同步的問題，使用異步讓單線程遠離阻塞，高效利用。而實際上的異步是采用了線程池技術，發起異步時，把操作扔到線程池里面執行，然后主線程繼續執行其他操作，執行完畢通過線程間通信通知主線程，主線程執行回調。

異步IO，事件驅動，單線程構成了node的基調，為什么異步IO在node中如此重要呢？

我們先來說一下異步的概念，異步常見于前端開發，例如ajax異步請求資源，如果前端頁面同步請求資源，那麼當我們請求一個資源的時候，會阻塞代碼往下執行，直到這個IO請求結束，那樣用戶就會發現頁面卡死，點擊事件等等失效，無疑這會使用戶流失。

同樣在運行服務端代碼的時候，如果我們的程序是同步的，那麼面對來自客戶端的請求，會逐個做出響應，從而使后面的請求等待時間很久，在這種場景可以使用多線程并行執行，但是多線程編程的缺點是，創建線程，切換線程上下文開銷大并且面臨狀態鎖，狀態同步等問題。使用異步進行IO操作，避免了主線程的阻塞高效利用cpu。

node給出了解決方案就是單線程，遠離線程鎖，狀態同步的問題，使用異步IO讓單線程遠離阻塞，高效利用cpu。

異步IO與非阻塞IO經常放在一起說，實際上他們是兩個不同的概念，上面說的是異步IO，那麼什么是阻塞IO，和非阻塞IO呢？

阻塞的IO操作就是發起IO操作后，線程阻塞等待IO完成，這期間cpu得不到有效利用。

非阻塞IO操作其實就是發起IO操作后，通過事件輪巡，或者事件通知機制，不斷查詢IO操作是否完成，或者是主線程進入休眠等待事件通知IO結束，然后繼續向下執行代碼，實際上非阻塞IO期間，cpu要不用來查詢要不用來休眠，也沒有得到有效利用。

而實際上node的異步IO是采用了線程池技術，發起異步IO時，把io操作扔到線程池里面執行，然后主線程繼續執行其他操作，io執行完畢通過線程間通信通知主線程，主線程執行回調。

另外nix平臺和windows平臺下實現異步io的方案并不相同，nix下node使用自己實現的線程池模擬異步io，windows下使用IOCP實現異步io，由于平臺的差異性，node封裝了libuv層來兼容不同平臺。

node異步IO模型

異步調用
發起一個異步調用
封裝請求對象，再請求對象上添加回調函數
把請求對象放入線程池等待執行

線程池
線程可用時執行IO操作，把結果添加到請求對象上
通知iocp IO完成，歸還線程

事件循環
創建循環，Tick獲取完成的IO交給IO觀察者
從IO觀察者獲取可用的對象
用對象的回調方法把對象上的結果作為參數執行回調
循環從IO觀察者獲取可用對象，和獲取完成的IO加入IO觀察者，沒有可用對象時退出循環

請求對象，觀察者，事件循環，線程池構成了node的異步IO模型

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