# nodejs 从入门到放弃（二）

在 Node 中异步 I/O 是何等份量大伙多多少少应该知道点，没吃过猪肉难道还没见过猪跑么？ Node 虽然是单线程，但这里的单线程仅仅只是 Javascript 执行在单线程中罢了。在 Node 中无论是何种平台，内部完成 I/O 任务的另有线程池。如下图所示：基于libuv的架构

那 Node 是如何实现异步 I/O 的呢？ 我们先看看其他内容，转移下注意力。

# 事件循环

在进程启动时，Node 会创建一个类似while(true)的循环，每次循环的过程我们称之为 Tick。这个过程是为了检查是否有事件待处理，如果有则取出事件及相关的回调函数并执行，然后再进入下一个循环直到没有需要处理的事件则退出进程。如下图所示： Tick流程图

# 观察者

在每个 Tick 的过程中，如何判断是否有待处理的事件呢？那么就需要观察者登场啦。🎉🎉🎉 在每个事件循环中都会有一个或者多个观察者，判断是否待处理的事件就是向观察者询问是否有要处理的事件。就像咱们下馆子一样，馆子的厨房一遍一遍的做菜，厨房就是事件循环。那么他们做什么样的菜就需要询问服务员，服务员会告诉厨房有没有要做的菜，这里服务员便是观察者。具体做什么样的菜，就是咱们这些下馆子的人来决定的。

# 请求对象

一般，非异步回调函数是有我们自行调用。如下所示：

function processEvt(list, callback) {
  for (var i = 0; i < list.length; i++) {
    callback(list[i], i, list);
  }
}

但对于 Node 的异步 I/O 调用而言，回调函数却不是我们开发者来调用，那么我们发出调用到回调函数被执行，这中间发生了什么呢？事实上，从 JavaScript 发起调用到内核执行完 I/O 操作的过渡过程中，存在一种中间产物，这就是请求对象。下面以fs.open() 举例，探索 Node 与底层之间如如何执行异步 I/O 调用以及回调函数是如何被调用执行的。

fs.open('./files/test.txt', 'a', (err, fd) => {
  //各种操作
});

那fs.open()方法内部是什么样呢？

fs.open = function(path, flags, mode, callback) {
  //......
  binding.open(pathModule._makeLong(path), stringToFlags(flags), mode, callback);
};

从这两段代码中不难看出来 JavaScript 层面的代码通过 node 核心模块，核心模块调用 C++内建模块，内建模块又会做什么呢？看下图：调用示意图内建模块会通过 libuv 进入系统调用，这也是 Node 里最经典的调用方式。将 libuv 作为封装层，有两个平台的实现，实质上都是调用了uv_fs_open()方法，在uv_fs_open()的调用过程中，我们创建一个FSReqWrap请求对象，会把从 JavaScript 传入的参数和当前方法都封装在这个请求对象中，注意：回调函数会被设置在这个请求对象的 oncomplete_sym 属性上。请求对象包装完毕后，在 windows 下，调用QueueUserWorkItem()方法将 FSReqWrap 这个请求对象推入到线程池中等待执行。 QueueUserWorkItem()方法接受三个参数，第一个参数是将要执行的方法的引用，第二个参数是方法运行时所需要的参数，第三个参数是执行的标识。当线程池中有可用线程时，我们会调用传入的方法，根据参数调用底层相应的函数。至此，JavaScript 调用就可以返回了，由 JavaScript 层面发起的异步调用第一阶段就结束了。JavaScript 线程可以继续执行当前任务的后续操作，当前的 I/O 操作在线程池中等待执行，不管它是否阻塞 I/O，都不会影响 JavaScript 线程的后续执行，如此便达到了异步的目的。 请求对象是异步 I/O 过程中最重要的中间产物，因为所有状态都保存在这个对象中，包括送入线程池等待执行以及操作完毕后的回调处理。

# 执行回调

线程池中的 I/O 操作调用完毕后会将结果储存在某个属性上，通过调用PostQueuedCompletionStatus()通知 IOCP，告知当前对象操作已经完成，并将线程归还线程池。我们通过GetQueuedCompletionStatus()提取。在这个过程之，我们会调用事件循环的 I/O 观察者，在每次 Tick 的执行中，它会调用GetQueuedCompletionStatus()方法检查线程中是否有执行完的请求，如果存在，则会把请求对象加入的 I/O 观察队列中，将其当作事件处理。I/O 观察者回调函数的行为就是取出请求对象的结果属性作为参数，取出 oncomplete_sym 属性作为方法并执行。

以上便是整个异步 I/O 的流程，看图：异步IO的流程那么读到这里，有没有醍醐灌顶？原来这就是 Node 中异步 I/O 的整个过程。回到 Node 是如何实现异步 I/O 的问题，聪明如我的小伙伴们应该知道答案了吧。事件循环、观察者、请求对象、I/O 线程池共同构成了 Node 异步的基本要素。

ps:参考朴灵的《深入浅出》

← nodejs 从入门到放弃（一） nodejs 从入门到放弃（三） →