写点什么

nodejs 异步 I/O 和事件驱动

作者:编程江湖
  • 2022 年 1 月 04 日
  • 本文字数:1727 字

    阅读完需:约 6 分钟

异步 IO(asynchronous I/O)

阻塞 I/O 和 非阻塞 I/O

阻塞 I/O,就是当用户发一个读取文件描述符的操作的时候,进程就会被阻塞,直到要读取的数据全部准备好返回给用户,这时候进程才会解除 block 的状态。

非阻塞 I/O,就与上面的情况相反,用户发起一个读取文件描述符操作的时,函数立即返回,不作任何等待,进程继续执行。但是程序如何知道要读取的数据已经准备好了呢?最简单的方法就是轮询。

除此之外,还有一种叫做 IO 多路复用的模式,就是用一个阻塞函数同时监听多个文件描述符,当其中有一个文件描述符准备好了,就马上返回,在 linux 下,select,poll,epoll 都提供了 IO 多路复用的功能。

同步 I/O 和 异步 I/O

那么同步 I/O 和异步 I/O 又有什么区别么?是不是只要做到非阻塞 IO 就可以实现异步 I/O 呢?

其实不然。

同步 I/O(synchronous I/O)做 I/O operation 的时候会将 process 阻塞,所以阻塞 I/O,非阻塞 I/O,IO 多路复用 I/O 都是同步 I/O。

异步 I/O(asynchronous I/O)做 I/O opertaion 的时候将不会造成任何的阻塞。

非阻塞 I/O 都不阻塞了为什么不是异步 I/O 呢?前端培训其实当非阻塞 I/O 准备好数据以后还是要阻塞住进程去内核拿数据的。所以算不上异步 I/O。

这里借一张图(图来自这里)来说明他们之间的区别



事件驱动

事件驱动(event-driven)是 nodejs 中的第二大特性,就是通过监听事件的状态变化来做出相应的操作。比如读取一个文件,文件读取完毕,或者文件读取错误,那么就触发对应的状态,然后调用对应的回掉函数来进行处理。

线程驱动和事件驱动

线程驱动编程和事件驱动编程之间的区别:

线程驱动就是当收到一个请求的时候,将会为该请求开一个新的线程来处理请求。一般存在一个线程池,线程池中有空闲的线程,会从线程池中拿取线程来进行处理,如果线程池中没有空闲的线程,新来的请求将会进入队列排队,直到线程池中空闲线程。

事件驱动就是当进来一个新的请求的时,请求将会被压入队列中,然后通过一个循环来检测队列中的事件状态变化,如果检测到有状态变化的事件,那么就执行该事件对应的处理代码,一般都是回调函数。

对于事件驱动编程来说,如果某个时间的回调函数是计算密集型,或者是阻塞 I/O,那么这个回调函数将会阻塞后面所有事件回调函数的执行。这一点尤为重要。

nodejs 的事件驱动和异步 I/O

事件驱动模型

nodejs 是单线程(single thread)运行的,通过一个事件循环(event-loop)来循环取出消息队列(event-queue)中的消息进行处理,处理过程基本上就是去调用该消息对应的回调函数。消息队列就是当一个事件状态发生变化时,就将一个消息压入队列中。

nodejs 的时间驱动模型一般要注意下面几个点:

1.因为是单线程的,所以当顺序执行 js 文件中的代码的时候,事件循环是被暂停的。

2.当 js 文件执行完以后,事件循环开始运行,并从消息队列中取出消息,开始执行回调函数

3.因为是单线程的,所以当回调函数被执行的时候,事件循环是被暂停的

4.当涉及到 I/O 操作的时候,nodejs 会开一个独立的线程来进行异步 I/O 操作,操作结束以后将消息压入消息队列。

不多说,看例子

var fs = require("fs");var debug = require('debug')('example1');
debug("begin");
fs.readFile('package.json','utf-8',function(err,data){
if(err)
debug(err);
else
debug("get file content");
});
setTimeout(function(){
debug("timeout2");
});
debug('end'); // 运行到这里之前,事件循环是暂停的
复制代码
  1. 同步执行 debug("begin")

  2. 异步调用 fs.readFile(),此时会开一个新的线程去进行异步 I/O 操作

  3. 异步调用 setTimeout(),马上将超时信息压入到消息队列中

  4. 同步调用 debug("end")

  5. 开启事件循环,弹出消息队列中的信息(目前是超时信息)

  6. 然后执行信息对应的回调函数(事件循环又被暂停)

  7. 回调函数执行结束后,开始事件循环(目前消息队列中没有任何东西,文件还没读完)

  8. 异步 I/O 读取文件完毕,将消息压入消息队列(消息中含有文件内容或者是出错信息)

  9. 事件循环取得消息,执行回调

  10. 程序退出。

这里借一张图来说明 nodejs 的事件驱动模型



这里最后要说的一点就是如何手动将一个函数推入队列,nodejs 为我们提供了几个比较方便的方法:

setTimeout()

process.nextTick()

setImmediate()

异步 I/O

nodejs 中的异步 I/O 的操作是通过 libuv 这个库来实现的,包含了 window 和 linux 下面的异步 I/O 实现。

用户头像

编程江湖

关注

IT技术分享 2021.11.23 加入

还未添加个人简介

评论

发布
暂无评论
nodejs 异步I/O和事件驱动