nodejs 异步I/O和事件驱动

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

nodejs 异步I/O和事件驱动_第1张图片

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
  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

nodejs 异步I/O和事件驱动_第2张图片

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。

你可能感兴趣的