浅谈NodeJs异步I/O-3
发布于 5 年前 作者 halu886 2602 次浏览 来自 分享

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事件循环

正是事件循环，所以在Node中回调函数如此普遍。

当进程启动时，Node会创建一个while(true)的循环，每执行一次循环称为一个Tick。Tick的过程首先判断是否有事件，如果有事件则取出事件，且判断判断是否有关联回调，执行关联回调。如果没有事件则退出进程。
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观察者

每个Tick如何判断是否有事件需要被处理呢？这里就需要引入观察者的概念了。 每个事件循环都有一个或多个监听者，判断当前Tick是否事件需要处理就是询问这些监听者。

浏览器的也存在监听者，例如一次点击或者加载一个文件。Node的事件则是网络请求，文件I/O。并且每种不同的事件都有对应的观察者。观察者将事件进行了分类。

事件循环是一个生产者/消费者模型。异步I/O，网络请求负责生产事件，事件传递到监听者中，事件循环则从观察者中取出事件并拓展。

在Windows中，这个循环基于IOCP创建，在*nix中，则是基于多线程创建。

请求对象

接下来我们将要举个例子来说明 在Windows中（基于IOCP）异步I/O从Javascript层到内核发生了什么。

对于一般的非异步I/O回调函数，有我们自行调用。

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

对于Node的异步I/O，却不由开发者调用。从发起调用后，到调用被执行，中间到底发生了什么?其实从Javascript发起调用到内核执行完异步I/O，产生了一种中间产物，请求对象。

接下来我们来一起学习一下fs.open()中的回调函数是是如何执行和调用的。

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

fs.open()的功能是指定文件路径和参数打开一个文件，获取一个文件描述符，这也是后续所有异步I/O的初始操作。其实Javascript层面是调用C++核心模块，获取文件描述符。

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从Javascript调用Node核心模块，核心模块调用C++内建模块，内建模块通过libuv系统调用，这是典型的Node的调用堆栈。libuv作为封装层，实际上调用uv_fs_open()方法。调用过程中，创建了一个FSReqWrap请求对象，所有参数和当前方法都封装在这个对象中，回调函数则被设置在这个对象中的oncomplete_sym属性中。

req_wrap->object->Set(oncomplete_sym,callback);

对象包装完毕，在Windows中调用QueueUserWorkItem()把这个对象推入线程池中等待执行

QueueUserWorkItem(&uv_fs_thread_proc,
                         req,
                         WT_EXECUTEDEFAULT)

QueueUserWorkItem()会接受三个参数，第一个参数是要被执行的方法的引用，第二个则是引用的方法的参数，第三个参数则是执行的标志。当线程池中有可用的参数时，uv_fs_thread_proc()则会通过参数的类型调用相应的底层函数，例如uv_fs_open(),其实调用的是fs_open()。

至此，Javascript层面的异步I/O至此结束，然后Javascript线程接着执行当前任务的后续操作。当线程池中有空闲的线程时则执行I/O且不会阻塞Javascript线程的后续执行。

请求对象是异步I/O的重要中间产物，所有状态都保存在这个请求对象中，包括送入线程池以及I/O操纵结束的回调函数执行。

执行回调

组装好请求对象，将对象送入I/O线程池等待执行，这才是第一步。第二步才是执行回调。

线程I/O完成操作后，会将结果存储在req->result上。然后调用PostQueueCompletionStatus()通知IOCP，告知当前对象操作已经完成：

PostQueuedCompletionStatus((loop)->iocp,o,o,&((req)->overlapped))

PostQueuedCompletionStatus()方法的作用就是向IOCP提交执行状态，并将线程返还给线程池。

且在每次Tick的执行中，会调用IOCP的GetQueuedCompletetionStatus()检查线程池是否有执行完的请求。如果存在则将请求对象加入到I/O观察者的队列中，然后当作事件处理。

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