nodejs 异步I/O和事件驱动
来源:互联网 发布:java d 系统参数 编辑:程序博客网 时间:2024/05/19 18:14
- nodejs 异步IO和事件驱动
- 几个例子
- example 1
- example 2
- example 3
- example 4
- example 5
- 异步IOasynchronous IO
- 阻塞IO 和 非阻塞IO
- 同步IO 和 异步IO
- 事件驱动
- 线程驱动和事件驱动
- nodejs的事件驱动和异步IO
- 事件驱动模型
- 异步IO
- 问题答案
- 几个例子
nodejs 异步I/O和事件驱动
注:本文是对众多博客的学习和总结,可能存在理解错误。请带着怀疑的眼光,同时如果有错误希望能指出。
接触nodejs
有两个月,对nodejs
的两大特性一直有点模糊,即异步IO
和事件驱动
。通过对《深入浅出nodejs》和几篇博客的阅读以后,有了大致的了解,总结一下。
几个例子
在开始之前,先来看几个简单例子,这也是我在使用nodejs
时候遇到的几个比较困惑的例子。
example 1
var fs = require("fs");var debug = require('debug')('example1');debug("begin");setTimeout(function(){ debug("timeout1");});setTimeout(function(){ debug("timeout2");});debug('end');/** 运行结果Sat, 21 May 2016 08:41:09 GMT example1 beginSat, 21 May 2016 08:41:09 GMT example1 endSat, 21 May 2016 08:41:09 GMT example1 timeout1Sat, 21 May 2016 08:41:09 GMT example1 timeout2*/
question 1
为何
timeout1
和timeout2
的结果会在end
后面?
example 2
var fs = require("fs");var debug = require('debug')('example2');debug("begin");setTimeout(function(){ debug("timeout1");});setTimeout(function(){ debug("timeout2");});debug('end');while(true);/** 运行结果Sat, 21 May 2016 08:45:47 GMT example2 beginSat, 21 May 2016 08:45:47 GMT example2 end*/
question 2
为何
timeout1
和timeout2
没有输出到终端?while(true)
到底阻塞了什么?
example 3
var fs = require("fs");var debug = require('debug')('example3');debug("begin");setTimeout(function(){ debug("timeout1"); while (true);});setTimeout(function(){ debug("timeout2");});debug('end');/** 运行结果Sat, 21 May 2016 08:49:12 GMT example3 beginSat, 21 May 2016 08:49:12 GMT example3 endSat, 21 May 2016 08:49:12 GMT example3 timeout1*/
question 3
为什么
timeout1
中回调函数会阻塞timeout2
中的回调函数的执行?
example 4
var fs = require("fs");var debug = require('debug')('example4');debug("begin");setTimeout(function(){ debug("timeout1"); /** * 模拟计算密集 */ for(var i = 0 ; i < 1000000 ; ++i){ for(var j = 0 ; j < 100000 ; ++j); }});setTimeout(function(){ debug("timeout2");});debug('end');/**Sat, 21 May 2016 08:53:27 GMT example4 beginSat, 21 May 2016 08:53:27 GMT example4 endSat, 21 May 2016 08:53:27 GMT example4 timeout1Sat, 21 May 2016 08:54:09 GMT example4 timeout2 //注意这里的时间晚了好久*/
question 4
和上面的问题一样,为何
timeout1
的计算密集型工作将会阻塞timeout2
的回调函数的执行?
example 5
var fs = require("fs");var debug = require('debug')('example5');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');/** 运行结果Sat, 21 May 2016 08:59:14 GMT example5 beginSat, 21 May 2016 08:59:14 GMT example5 endSat, 21 May 2016 08:59:14 GMT example5 timeout2Sat, 21 May 2016 08:59:14 GMT example5 get file content*/
question 5
为何读取文件的
IO
操作不会阻塞timeout2
的执行?
接下来我们就带着上面几个疑惑去理解nodejs
中的异步IO
和事件驱动
是如何工作的。
异步IO(asynchronous I/O)
首先来理解几个容易混淆的概念,阻塞IO(blocking I/O)
和非阻塞IO(non-blocking I/O)
,同步IO(synchronous I/O)和异步IO(synchronous I/O)
。
博主一直天真的以为非阻塞I/O
就是异步I/O
T_T,apue
一直没有读懂。
阻塞I/O 和 非阻塞I/O
简单来说,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。
那非阻塞I/O呢,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?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
更多IO更多的详细内容可以在这里找到:
- Linux IO模式及 select、poll、epoll详解
- select / poll / epoll: practical difference for system architects
事件驱动
事件驱动(event-driven)
是nodejs
中的第二大特性。何为事件驱动
呢?简单来说,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
那么线程驱动
编程和事件驱动
编程之间的区别是什么呢?
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
上面介绍了那么多的概念,现在我们来看看nodejs
中的事件驱动
和异步I/O
是如何实现的.
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:
- 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。 - 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 - 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
- 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。
下面我们从一个简单的js
文件入手,来看看 nodejs
是如何执行的。
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
- 同步执行
debug("begin")
- 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 - 异步调用
setTimeout()
,马上将超时信息压入到消息队列中 - 同步调用
debug("end")
- 开启事件循环,弹出消息队列中的信息(目前是超时信息)
- 然后执行信息对应的回调函数(事件循环又被暂停)
- 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)
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)- 事件循环取得消息,执行回调
- 程序退出。
这里借一张图来说明nodejs
的事件驱动模型(图来自这里)
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,博主也没有研究过这个库,感兴趣的读者可以移步到这里
问题答案
好,到目前为止,已经可以回答上面的问题了
question 1
为何
timeout1
和timeout2
的结果会在end后面?
answer 1
因为此时
timeout1
和timeout2
只是被异步函数推入到了队列中,事件循环还是暂停状态
question 2
为何
timeout1
和timeout2
没有输出到终端?while(true)
到底阻塞了什么?
answer 2
因为此处直接阻塞了事件循环,还没开始,就已经被阻塞了
question 3,4
- 为什么
timeout1
中回调函数会阻塞timeout2
中的回调函数的执行?- 为何
timeout1
的计算密集型工作将会阻塞timeout2
的回调函数的执行?
answer 3,4
因为该回调函数执行返回事件循环才会继续执行,回调函数将会阻塞事件循环的运行
question 5
为何读取文件的IO操作不会阻塞
timeout2
的执行?
answer 5
因为
IO
操作是异步的,会开启一个新的线程,不会阻塞到事件循环
参考文献:
- What exactly is a Node.js event loop tick?
- What is the difference between a thread-based server and an event-based server?
- Some confusion about nodejs threads
- The JavaScript Event Loop: Explained
- poll vs select vs event-based
- Linux IO模式及 select、poll、epoll详解
- nodejs 异步I/O和事件驱动
- NodeJS中的异步I/O、事件驱动
- nodejs异步I/O和事件循环
- Nodejs 异步 I/O
- nodejs-异步I/O
- NodeJS -- 异步I/O
- nodejs之异步I/O
- NodeJS异步I/O解析
- Node.js 异步式 I/O 与事件驱动
- WDM驱动之异步I/O,事件通知,自旋锁
- 异步式I/O与事件驱动--起步
- Node.js异步式I/O与事件驱动
- linux设备驱动--异步通知和异步I/O
- 深入浅出NodeJS——异步I/O
- nodejs 非异步I/O API
- node.js(4)异步式I/O与事件式编程 nodejs文件读取
- 事件驱动I/O模型
- 同步I/O 和 异步I/O
- visual studio 2015 key vs2015密钥
- 一个iOS攻城狮的学习之路总结
- 我的博客标题
- R语言数据可视化之散点图
- python 处理Bus Hound 数据
- nodejs 异步I/O和事件驱动
- 微信支付Native扫码支付模式二之CodeIgniter集成篇
- 【.net深呼吸】非 Web 项目使用缓存
- python 正则表达式
- Tomcat7.0源码分析——生命周期管理
- JAVA使用JNI调用C++动态链接库
- APP server 使用httpclient调用第三方环信的server rest接口获取token
- 最大连续矩形面积(栈实现)
- iOS开发技巧-tableView去掉多余的空行分割线,自定义Cell分割线