异步编程如何在单线程编程模型中工作？

Posted 2023-03-07

【中文标题】异步编程如何在单线程编程模型中工作？

【英文标题】：How does Asynchronous programming work in a single threaded programming model?

【发布时间】：2012-02-17 10:38:22

【问题描述】：

我在浏览node.js的细节时才知道，它支持异步编程，尽管它本质上提供了一个单线程模型。

在这种情况下如何处理异步编程？是不是就像runtime自己创建和管理线程，但是程序员不能显式创建线程？如果有人能指出一些资源来了解这一点，那就太好了。

【参考方案1】：

Ryan 说得最好：同步/异步与单/多线程正交。对于单线程和多线程情况，有一个主事件循环使用Reactor Pattern 调用注册的回调。对于单线程情况，回调在主线程上按顺序调用。对于多线程情况，它们在单独的线程上调用（通常使用线程池）。这实际上是一个有多少争用的问题：如果所有请求都需要同步访问单个数据结构（例如订阅者列表），那么拥有多线程的好处可能会减少。这取决于问题。

就实现而言，如果框架是单线程的，那么它很可能使用poll/select 系统调用，即操作系统正在触发异步事件。

【参考方案2】：

现在跟我说吧：异步编程并不一定意味着多线程。

javascript 是单线程运行时 - 您根本无法在 JS 中创建新线程，因为语言/运行时不支持它。

Frank 说得对（虽然很迟钝） 用英语：当事情进入您的应用程序时，有一个主事件循环来处理。因此，“处理这个 HTTP 请求”将被添加到事件队列中，然后在适当的时候由事件循环处理。

当您调用异步操作（例如 mysql 数据库查询）时，node.js 会向 mysql 发送“嘿，执行此查询”。由于这个查询需要一些时间（毫秒），node.js 使用 MySQL 异步库执行查询 - 回到事件循环并在等待 mysql 返回给我们的同时做 其他事情 .就像处理那个 HTTP 请求一样。

编辑：相比之下，node.js 可以简单地等待（什么都不做）让 mysql 回到它。这称为同步调用。想象一家餐厅，您的服务员将您的订单提交给厨师，然后在厨师做饭时坐下并转动他/她的拇指。在餐厅中，比如在 node.js 程序中，这种行为是愚蠢的——你有其他顾客饿了，需要被服务。因此，您希望尽可能异步，以确保一个服务员（或 node.js 进程）为尽可能多的人提供服务。

编辑完成

Node.js 使用 C 库与 mysql 通信，因此从技术上讲，这些 C 库可以产生线程，但在 Javascript 中，您不能对线程进行任何操作。

【讨论】：

更准确。 “Node.js 通过异步 API 与 mysql 通信。异步 API 的实现是用 C 语言实现的，该实现可能只是通过线程池运行同步 API”。异步 API 可能在内部使用线程池这一事实是您不关心的低级细节。

啊，所以mysql在不同的线程中运行，然后在完成后将事件添加回JS。如果我想制作自己的异步模块，我可以使用 node 中的子进程来达到相同的效果。

我认为这里最好避免使用“线程”这个词——人们听到它时会跳出错误的结论。异步调用可以使用线程，或者 fork 进程，或者做任何事情；重要的是，事件循环后面可能会发生回调或事件。

餐厅-服务员-厨师的例子真的很到位，+1。

【参考方案3】：

重申服务员/厨师的类比：

你的程序是一个服务员（“你”），而 JavaScript 运行时是一个厨房，里面满是做你要求的事情的厨师。

服务员和厨房之间的接口由队列调解，因此请求不会在容量过剩的情况下丢失。

所以你的程序被分配了一个执行线程。您一次只能等一张桌子。每次您想卸载一些工作（例如制作食物/发出网络请求）时，您都会跑到厨房并将订单固定到板（队列）上，以便厨师（运行时）在他们有空闲容量时拿起.厨师会在订单准备好时通知您（他们会回电给您）。与此同时，你去等另一张桌子（你没有被厨房挡住）。

所以接受的答案具有误导性。 JavaScript 运行时定义为多线程，因为 I/O 不会阻塞您的 JavaScript 程序。作为服务员，您可以在厨房做饭的同时继续为顾客服务。这涉及至少两个执行线程。现实情况是，运行时将在幕后维护多个执行线程，以便有效地为与您的脚本直接对应的单个线程提供服务。

按照设计，只有一个执行线程被分配给 JavaScript 程序的同步运行。这是一件好事，因为它使您的程序比必须自己处理多个执行线程更容易推理。不用担心：您的 JavaScript 程序仍然会变得非常复杂！