NodeJs异步非阻塞

一般来说，高并发的解决方案就是提供多线程模型，服务器为每个客户端请求分配一个线程，使用同步 I/O，系统通过线程切换来弥补同步 I/O
调用的时间开销。比如 Apache 就是这种策略，由于 I/O
一般都是耗时操作，因此这种策略很难实现高性能，但非常简单，可以实现复杂的交互逻辑。

而事实上，大多数网站的服务器端都不会做太多的计算，它们接收到请求以后，把请求交给其它服务来处理（比如读取数据库），然后等着结果返回，最后再把结果发给客户端。因此，Node.js
针对这一事实采用了单线程模型来处理，它不会为每个接入请求分配一个线程，而是用一个主线程处理所有的请求，然后对 I/O
操作进行异步处理，避开了创建、销毁线程以及在线程间切换所需的开销和复杂性。

那么在了解NodeJs异步非阻塞机制之前，你是否了解同步异步，阻塞和非阻塞？

同步与非同步：更面向非IO代码
阻塞与非阻塞：更面向IO代码

什么是同步机制？

同步就是必须等待上一个函数执行完毕，才能继续向下执行

什么是异步机制？

主线程执行到类IO操作时，会调用底层封装的libuv分配线程执行，并放入队列中等待主线程循环事件抽取，详细的后面会讲到

什么是阻塞机制？

顾名思义，必须等待前一个得到结果后才能继续执行，和同步容易混淆，但阻塞主要针对的是IO操作

什么是非阻塞机制？

非阻塞，意味着不用等待前一个IO操作返回就可以直接执行其他的IO操作

想必大家已经对这些概念有了一定了解，就让我们继续向下阅读

众所周知，Javascript是单线程执行的，也就是说所有的非IO请求代码都会在主线程中同步执行，但是当我们发起IO请求时，该IO请求就不是在主线程中执行了，不然主线程就会被阻塞调，无法响应其他事件，看下图

：

NodeJs是异步IO调用，根据上图我们所得，当我们发起IO请求时，调用的是各个不同平台的操作系统内部实现的线程池内的线程，这里的IO请求不仅仅是读写文件，在unix中，将计算机抽象了一层，磁盘文件，硬件，套接字等几乎所有计算机资源都被抽象为文件，即IO请求就是抽象后的文件

。

NodeJs基于libuv的架构示意图：

什么是libuv?

Libuv是一个高性能的，事件驱动的异步I/O库，它本身是由C语言编写的，具有很高的可移植性。libuv封装了不同平台底层对于异步IO模型的实现，所以它还本身具备着Windows, Linux都可使用的跨平台能力。
https://juejin.im/post/5d412865e51d4561e84fcba7

什么是IOCP?

是windows支持多个同时发生的异步I/O操作的应用程序编程接口

根据上图所得,Node是基于libuv封装层运行来实现跨平台兼容的，所有平台兼容性的判断都由这一层来完成，并保证Node程序与unix和IOCP之间各自独立，Node在编译期间会判断平台条件，选择性编译unix目录或windows目录下的原文件到目录程序中。

具体异步IO实现图：

仔细查看上图我们发现：
构成NodeJs异步IO模型主要分四大要素

• 事件循环
• 观察者
• 请求对象
• IO线程池
  　　　　　　　
  主线程操作：
  发起异步IO调用，将请求参数(param, path, callback)等信息封装到请求对象上，然后将请求对象放入请求队列中，等待线程池给该请求分配可用线程
  　　　　　　　
  线程池操作：
  如果线程池中有可用的线程，则取出请求队列内请求对象并分配线程，在分配的线程内执行对象中的IO操作，执行完成后将执行结果封装到请求对象中，通知线程池IO操作已经完成，然后将该线程还给线程池
  　　　　　　　
  事件循环操作：
  底层使用了while(true)机制获取已完成IO操作的事件，并触发该事件，相对应的IO事件观察者会获取该请求对象（此时该请求对象已经涵盖了callback, param等），IO观察者取出callback和IO执行结果并调用执行函数callback

总结

Node.js 在主线程里维护了一个事件队列，当接到请求后，就将该请求作为一个事件放入这个队列中，然后继续接收其他请求。当主线程空闲时(没有请求接入时)，就开始循环事件队列，检查队列中是否有要处理的事件，这时要分两种情况：如果是非 I/O 任务，就通过主线程处理，并通过回调函数返回到上层调用；如果是 I/O 任务，就从 线程池 中拿出一个线程来处理这个事件，并通过观察者指定回调函数，然后继续循环队列中的其他事件。
当线程中的 I/O 任务完成以后，通过观察者执行指定的回调函数，并把这个完成的事件放到事件队列的尾部，等待事件循环，当主线程再次循环到该事件时，就直接处理并返回给上层调用

参考文章：
https://juejin.im/post/5d412865e51d4561e84fcba7
https://www.cnblogs.com/onepixel/p/7143769.html
https://juejin.im/post/5d21f7e9e51d455071250b81
https://juejin.im/post/5af1413ef265da0b851cce80