node.js 系列 7 异步IO

Posted 2021-07-10 lin_fightin

Node的架构分析

浏览器中的EventLoop是根据H5定义的规范实现的，不同的浏览器可能有不同的实现，而Node是有libuv实现的。
libuv是一个多平台的专注于异步IO的库
libuv中主要维护了一个Eventloop和worker threads(线程池),eventloop负责调用系统的一些其他操作，比如文件的IO，network等等。
这就是node的架构，重要的两个部分就是v8和libuv,可以看到libuv里面的事件循环和线程池。js代码通过v8引擎，然后node的bindings最后到libuv里面去执行，libuv才是真正与操作系统交互的。

阻塞IO和异步IO

我们读取写入文件的时候，都需要继续进行系统调用（操作系统的文件系统），事实上对文件的搓操作，是一个操作系统的系统调用。node.js提供了fs模块，看似是js直接对文件进行操作，但是其实是node底层，libuv与操作系统的交互帮我们完成读取写入文件的功能。
操作系统通过提供两种调用方式:阻塞式调用和非阻塞式调用
阻塞式调用，比如读取文件，在读取结果出来前，当前线程处于阻塞态（阻塞态CPU不用分配时间片的），调用线程只有在得到结果后才能继续执行
非阻塞式调用：调用执行之后，之前的线程不会停止执行，只需要过一点时间检查一下有没有结果返回即可。

非阻塞IO的问题

我们在一开始调用时并没有获取想要的结果，意味着我们需要频繁的去查看读取到的数据是否完整，成为轮训操作。这轮训由谁完成？主线程的话不可能，太耗费性能，所以libuv提供了一个线程池

线程池

线程池会负责所有的相关的操作，并且通过轮训或者其他方式等待结果，线程池里有多个线程，当获取到结果时，就将对应的回调放到事件循环中（某一个事件队列），时间需换就可以负责后续的回调工作，告诉js应用程序我们读取完文件了，有空就来执行。线程池的操作也是通过eventloop（事件循环)来完成的，当读取到结果时，会将注册时的回调函数放到事件队列里面去。

小结

node的架构主要是js通过v8引擎解析，一些像fs读取文件的操作通过node的bingdings交到libuv去执行，libuv主要实现了一个事件循环还有一个线程池，线程池负责操作非阻塞的操作，通过事件循环。libuv才是最主要的跟操作系统交互的部分，js读写文件都是通过底层的libuv完成的。

阻塞和非阻塞，同步和异步的区别？

概念不同，阻塞和非阻塞是对于被调用者的，比如操作系统提供了阻塞和非阻塞，对我们来说他们都是系统调用、而同步和异步是对我们来说的，对于调用者的，比如我们发起调用，需要等待结果才能继续执行，这就叫做同步调用，另一个就叫做异步调用。
而libuv就是采用非阻塞异步IO的调用方式。

Node事件循环的阶段

事件循环就像一个桥梁，连着应用程序的js和系统调用的通道，无论是setTimeout，文件IO，在完成对应的操作后，都会将对应的结果和回调函数放到事件循环中（任务队列），事件循环会不断从任务队列中取出对应的事件来执行。
但是node的事件循环比浏览器的稍微复杂点

一次完整的事件循环分成很多阶段，定时器阶段主要是执行定时器函数的，待定回调阶段，比如网络请求出错。轮询阶段，线程池完成一些操作后的回调函数在这里运行，比如fs读写文件的回调函数就在这里执行，检测阶段，setImmediate()，还有关闭 的回调函数等等
node也有微任务，宏仁无，比如setTimeout IO close setImmediate这些，promise，process.nextTick等等这些也是微任务。
Node的队列是非常多的，一次事件循环（tick）需要执行很多队列，
1 nextticks队列
2 其他微任务队列
3 itmers队列，比如setTimeout这些
4 io队列 比如文件的读写的回调函数
5 setimmediate队列，
6 close队列
io的话他是如果准备好了才会插入某个tick中，去执行
要注意，比如两个setTimeout，一个0，一个500毫秒后执行，还有一个setImmediate，0的setTimeout肯定是在这次事件循环中被执行，比settimemediate先，而500的那个setTimeout还没到时间的时候，就会先执行settimmediate，因为此时500的settimeout还没加入time队列，当执行完settimemediate时，事件循环还不会结束，他会等settimeout的延时到了之后加入timer队列然后执行，所以正确的执行顺序是set0 settimmediate set500

settimmediate与settimeout(()=>{},0)的执行顺序

事件循环在io阶段停留是非常长的，因为他想让io的回调尽早地响应，setTimeout执行的时候，是需要花费一点时间，将settimeout里面的函数提到某个树结构，然后再放入到timer队列，这其中是需要花费时间的，一旦花费的时间比较长了，事件循环就会开始第一次事件循环了，第一次ticks，此时settimeout还没加入到timer对列，所以会先执行setimeediate，到第二次ticks时才执行settimeout，而当花费的时间足够，第一次ticks时，settimeout已经加入了的话，就会先执行settimeout，所以会有两种可能结果。

Stream

什么是流？
我们可以想象当从一个文件中读取数据时，文字的二进制（字节）数据会源源不断地读取到我们的程序中，而这个一连串字节，就是我们程序中的流。也可以看成是连续字节的一种表现形式和抽概念。可读，也可写。我们之前学习读写文件的时候，采用readFile这些，虽然简单，但是无法控制细节，比如控制读取的大小，暂停读取。所以通过流可以让我们控制更多的细节。
像node很多对象其实是基于流的，比如http的requesst,response。porcess.stdout对象，这些，所以的流导师EventEmitter的实例。

可以看下源码，这不就是es5的继承吗，直接stream继承ee，使用call继承实例，ObjectSetprototypeof继承ee的原型。
Node中有四种基本流类型，Writable（可与向其写入数据的流），Readable：可以从中读取数据的流。

传统的读取文件，


发布会一个stream
这个需要自己监听回调函数，比如监听data的意思就是是等读取到有数据的时候触发。
每次读2个，所以分成了两次，34， 56

可以暂停。等等。
写入

一次性写入，要么覆盖，要么追加，现在使用流来控制


使用write方法写入，可以写很多次，但是如果我们只是写入的话，还要记得关闭文件，
也可以write.end()
我们学过node的http模块应该知道，res.end(xx)是返回结果，并且关闭流。


文件关闭并且还能最后写入。

pipe方法的使用