读书笔记《深入浅出nodejs》第三章 异步I/O

Posted 2020-08-11

1. 为什么要异步I/O

　　（1）用户体验上：

　　　　并发的优势： M+N+... -> max(M,N,...)  --> 使后端能够快速的响应资源

　　　　*并发的劣势：...

　　（2）资源分配：

　　　　单线程同步编程模型会因阻塞I/O导致硬件资源得不到更优的使用。 -> 硬件使用效率低     -----

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　| -----> Node：利用单线程，远离多线程死锁，状态同步等问题；利用异步I/O，让单线程远离阻塞，以更好的使用CPU。

　　　　多线程编程模型会因为编程中的死锁、状态同步等问题让开发人员头疼。 -> 编程上的困难  -----

2. Node的异步I/O

　　（1）Node自身的执行模型 -- 事件循环（令回调函数十分普遍）

　　　　当进程启动时，Node会创建一个类似于while(true)的循环，没执行一次循环体的过程称为一次"Tick"（“滴答”一声）。

　　　　每个Tick中，Node会：

　　　　　　A. 查看是否有事件待处理（什么是事件？） 事件的来源：文件I/O，网络请求

　　　　　　B. 如果有，取出事件以及相关的回调函数

　　　　　　C. 如果存在关联的回调函数，就执行他们

　　　　　　D. 进入下一个循环

　　　　　　E. A -> 没有事件了 -> 退出

　　　　谁来查看是否有事件？ --> 观察者（一个或多个）->文件I/O观察者，网络请求观察者

 

　　　　产生事件 ：文件I/O，网络请求

　　　　观察事件 ：观察者

　　　　取出并处理事件 ：事件循环

　　（2）请求对象 -- 是异步I/O过程中的重要中间产物，所有的状态都保存在这个对象中，包括送入线程池等待执行以及I/O操作完毕后的回调问题。（还是没明白是什么。）

　　（3）异步I/O的过程：

　　　　A.组装好请求对象，送入I/O线程池等待执行

　　　　B.回调通知

　　　　　　回调函数的行为：取出请求对象的result属性作为参数，取出oncomplete_sym属性为方法，然后调用执行，以此达到调用javascript中传入的回调函数的目的。

　　事件循环，观察者，请求对象，I/O线程池四者共同构成了Node异步I/O模型的基本要素。

3. 非I/O的异步API（什么意思？）

　　（1）定时器

　　　　setTimeout() -- 单次定时执行任务

　　　　setInterval() -- 多次定时执行任务

　　　　两者创建的定时器会被插入到定时器观察者内部的一个红黑树种，每次Tick执行时，会从该红黑树中迭代取出定时器对象，检查是否超过定时时间，如果超过，就形成一个事件，他的回调函数将立即执行。

　　　　存在的问题：时间是非精确

　　（2）process.nextTick()

　　　　每次调用process.nextTick()方法，只会讲回调函数放入队列中，在下一轮Tick时取出执行。相较于setTimeout(fn,0)更高效（无需调用红黑树）

　　（3）setImmediate()

　　　　功能类似于process.nextTick()，但优先级要低于前者。

　　　　具体实现上，process.nextTick()回调函数保存在一个数组中，setImmediate()的结果保存在链表中。

　　　　在行为上，process.nextTick()在每轮循环中会将数组中的回调函数全部执行完，而setImmediate()在每轮循环中执行链表中的一个回调函数。

4. 事件驱动与高性能服务器

　　事件驱动的实质：通过主循环加事件触发的方式运行程序。

　　几种经典的服务器模型：

　　　　A. 同步式：一次只能处理一个请求，并且其余请求都处于等待状态。

　　　　B. 每进程/每请求：为每个请求启动一个进程，这样可以处理多个请求，但是他不具备拓展性，因为系统资源只有那么多。

　　　　C. 每线程/每请求：为每个请求启动一个线程来处理。尽管线程比进程要轻量，但是由于每个线程都占用一定内存，当大并发请求到来时，内存将会很快用光，导致服务器变缓慢。（此方式的拓展性强于每进程/每请求，但对于大型站点而言依然不够）【Apache使用】

　　　　【Node高性能的原因之一】：Node通过事件驱动的方式处理请求，无须为每一个请求创建额外的对应线程，可以省掉创建线程和销毁线程的开销，同时操作系统在调度任务时因为线程较少，上下文切换的代价很低。这使得服务器能够有条不紊的处理请求，即使在大量连接的情况下，也不受线程上下文切换开销的影响。