Node异步式I/O和异步式编程(三)
Node.js 最大的特点就是异步式 I/O(或者非阻塞I/O)与事件紧密结合的编程模式。
第一部分: I/O
1.阻塞I/O与非阻塞I/O概念
1.1阻塞I/O(同步I/O)
线程在执行中如果遇到磁盘读写或网络通信(统称为I/O 操作)， 通常要耗费较长的时间，这时操作系统会剥夺这个线程的 CPU 控制权，使其暂停执行，同时将资源让给其他的工作线程，这种线程调度方式称为阻塞,当I/O 操作完成时，操作系统将这个线程的阻塞解除，恢复其对CPU的控制 ，令其继续运行。这种 I/O 模式就是通常的同步式 I/O(Synchronous I/O)或阻塞式 I/O (Blocking I/O)。
1.2非阻塞I/O(异步I/O)
非阻塞I/O是针对所有的I/O不采用阻塞的策略, 当线程遇到I/O 操作时, 不会阻塞等待完成, 而是将I/O 操作发送给操作系统, 继续执行下一个语句, 等操作系统完成I/O 操作以后, 会以事件的形式发送通知执行I/O 操作的线程, 线程会在特定的时候处理这个事件; 也就是线程中会不停的监听时间循环, 看是否有未处理的事件, 并以此处理.
举个通俗的例子：
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，如果是`同步通信机制`，书店老板会说，你稍等，”我查一下"，
然后开始查啊查，等查好了（可能是5秒，也可能是一天）告诉你结果（返回结果）。
而`异步通信机制`，书店老板直接告诉你我查一下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了（不返回结果）。
然后查好了，他会主动打电话给你。在这里老板通过“回电”这种方式来回调。
2.阻塞I/O与非阻塞I/O特点
| 同步I/O(阻塞式) | 异步I/O(非阻塞式) |
|---|---|
| 利用多线程提供吞吐量 | 单线程可实现高吞吐量 |
| 通过事件分割和线程调度利用多核CPU | 通过功能划分利用多核CPU |
| 需要由操作系统调度多线程使用多核CPU | 可以将单进程绑定到单核 CPU |
| 难以充分利用 CPU 资源 | 可以充分利用 CPU 资源 |
| 符合线性的编程思维 | 不符合传统编程思维 |
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第二部分 异步式编程(函数式编程)
有异步I/O，就必然有异步编程。
首先以同步式编程的语法读取一个文件:
创建readfilesync.js, 并执行
var fs = require('fs');
var data = fs.readFileSync('/Users/51testing/Desktop/file.txt', 'utf-8');
console.log(data);
console.log('end.');
打印的结果如下:
//执行
$ node /Users/51testing/Desktop/readfilesync.js
你好呀
end.
$
以上代码很容易理解, 自上而下的执行, 那么异步编程的做法呢?
创建readfileasync.js, 并执行
var fs = require('fs');
fs.readFile('/Users/51testing/Desktop/file.txt', 'utf-8', function(err, data) {
if (err){
console.error(err);
} else {
console.log(data);
}
});
console.log('end.');
打印的结果如下:
//执行
$ node /Users/51testing/Desktop/readfileasync.js
end.
你好呀
$
fs.readFile 调用时所做的工作只是将异步式 I/O 请求发给了操作系统， 然后立即返回并执行后面的语句，执行完以后进入事件循环监听事件。 fs 接到I/O 请求完成的事件时，事件循环会主动调用回调函数以完成后续工作。因此我们会先看到 end.然后看到 file.txt 文件的内容。
第三部分 Node.js循环机制
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Node.js 在什么时候会进入事件循环呢?
生命周期为:Node.js 程序由事件循环环开始，到事件循环结束.
所有的逻辑都是事件的回调函数，所以 Node.js 始终在事件循环中，程序入口就是 事件循环第一个事件的回调函数。事件的回调函数在执行的过程中，可能会发出 I/O 请求或直接发射 (emit)事件，执行完成后再返回事件 循环，事件循环会会检查循环中有没有 处理的事件,直到到程序结束。
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