Node的异步 I/O

Node.js中，最为人称道的就是单线程以及异步 I/O，其实对于单线程，熟悉前端的人应该不陌生。因为 js 在浏览器中运行时就是单线程。所以在 node.js中，单线程也仅仅是指 js ，而不是指全部的代码运行。

对于异步 I/O ，大多数的理解都是在 js 中，发起一个异步请求，然后node就会去执行，简单的理解是这个样子的，但是实际执行期间却没有这麽简单。

理想的异步 I/O

理想的异步 I/O 其实就跟我们理解的一样， js 发起一个异步请求，然后node去执行，但是并不会影响 js 后续代码的执行。当异步请求有结果返回时，node就会去执行这个异步请求的回调函数。这种处理在显示生活中是没有的，因为你没法用一个线程去完成所有的事情。所以 node 中的异步 I/O 是通过多线程进行模拟的，但是开启新的线程是 node 内部完成的，不需要你自己去操作。所以使用 node 的总体体验就是单线程加上异步。

node的线程池 

node的线程池是由node官方维护和内部调用的，所以你的任务是定义你的异步任务，并且正确的传递你的回调函数。这里简单的说一下这个线程池是怎么实现调用的。

当你的 js 代码发起起步请求的时候，你的请求会经过一个叫 libuv 处理，这个东西的作用是判断你当前的操作系统，进行相关底层线程的调用，*nix平台的线程池是由node自己去定义的线程池，而 win 是调用 IOCP 进行的线程处理。

node的异步 I/O  

1.事件循环

如果你了解过 node ，你对事件循环应该不陌生。因为这个是 node 的精髓所在，或者你知道的不是这个名字，他还有一个名字叫做事件轮询。他的意思就是说，发起一个异步 I/O，然后会有一个 while(true){},这样的死循环去不停地询问是否有 I/O 完成，如果有，就取出他的回调和执行结果执行，如果没有了事件要执行了，node就会推出这个进程，这个循环，循环一次得过程，叫做 Tick. 这里有必要说一下，这个循环是自 node 进程启动时就会创建，如果的程序是网络请求，正常情况下这个进程是不会退出的，除非你手动退出或者是出现异常。

2.观察者

在每个 Tick 的过程中，是如何判断是否有事件进行处理呢？这里引入观察者的概念。每个事件都会有一个或者多个观察者，而判断是否有事件需要执行就是向观察者询问当前事件是否要执行。

观察者的其实要做的事就相当于饭店的前台，厨房在一轮一轮的做菜，但是他们不知道要做什么菜，什么时候做。这时就需要去问前台，然后就知道了要做什么，如果没有客人点餐，就下班回家。这时，前台就是观察者，而厨房就是Tick。而前台是可以接受多个订单的，也就是说，一个事件观察者里是可以有多个事件的。

其实在浏览器中也是这么实现事件处理的。

3.请求对象

简单来说，这就是你发起异步 I/O 以后，node 将你的参数和回调封装起来，然后将 I/O 交给系统执行，最后系统将执行的结果及回调函数交给事件循环去执行。

简单说一下非阻塞 I/O 的执行过程，当发起 I/O 操作时，系统会立即返回一个文件描述符，然后你的线程会继续执行，而拿到文件你描述符以后，就是事件循环不停地拿着这个文件描述符去询问系统是否完成 I/O 操作，如果完成了，就拿回结果，将这个请求的状态标记为完成，执行回调。而如果没有完成，就会继续去询问是否完成。

4.执行回调

执行回调就是当 I/O 完成，事件的状态为完成时，Tick 就会将 I/O 执行的结果当成参数传递给回调函数，然后执行回调函数。

5.总结

以上只是最简单的描述了一下异步 I/O 的执行过程，真实情况比这个复杂了很多。但我们的几个关键字：单线程，事件循环，观察者和 I/O 线程池。这里的单线程和 I/O 线程池看起来是有些悖论的样子。这里是因为我们知道 js 是单线程的，按照常理来说他就不能充分的利用多核CPU。事实上，在Node中，除了 js 是单线程，node自身是多线程的。