node高并發(fā)原理機制解讀

更新時間：2023年10月30日 09:54:05 作者：蠻吉(lambda)

這篇文章主要介紹了node高并發(fā)原理機制,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

概念

1.事件循環(huán)：

事件循環(huán)是一種編程構(gòu)造，用于等待和分派程序中的事件或消息, 主線程從"任務(wù)隊列"中讀取事件，這個過程是循環(huán)不斷的，所以整個的這種運行機制又稱為Event Loop（事件循環(huán)）

2.事件隊列：

當(dāng)用戶的網(wǎng)絡(luò)請求或者其它的異步操作到來時，node都會把它放到Event Queue之中，此時并不會立即執(zhí)行它，代碼也不會被阻塞，繼續(xù)往下走，直到主線程代碼執(zhí)行完畢。

3.任務(wù)隊列：

任務(wù)隊列"是一個事件的隊列（也可以理解成消息的隊列），IO設(shè)備完成一項任務(wù)，就在"任務(wù)隊列"中添加一個事件，表示相關(guān)的異步任務(wù)可以進入"執(zhí)行棧"了。主線程讀取"任務(wù)隊列"，就是讀取里面有哪些事件。

4.事件驅(qū)動：

實質(zhì)是通過主循環(huán)加事件觸發(fā)方式運行程序

5.node

Node.js 不是一門語言也不是框架，它只是基于 Google V8 引擎的 JavaScript 運行時環(huán)境,是對 js 功能的拓展。提供了網(wǎng)絡(luò)、文件、dns 解析、進程線程等功能。

6.libuv

libuv是專門為Node.js開發(fā)的一個封裝庫，提供跨平臺的異步I/O能力。

注：

1. 一個事件循環(huán)有一個或多個任務(wù)隊列。一個任務(wù)隊列是一組的任務(wù)

2. Libuv 主要是，利用系統(tǒng)提供的事件驅(qū)動模塊解決網(wǎng)絡(luò)異步 IO，利用線程池解決文件IO。另外還實現(xiàn)了定時器，對進程、線程等使用進行了封裝。

node架構(gòu)圖

Node Standard Library 標(biāo)準(zhǔn)庫，如Http, event模塊。

Node Bindings 是溝通JS 和 C++的橋梁，封裝V8和Libuv的細(xì)節(jié)，向上層提供基礎(chǔ)API服務(wù)。由 C/C++ 實現(xiàn)。

V8 是Google開發(fā)的JavaScript引擎，提供JavaScript運行環(huán)境，可以說它就是 Node.js 的發(fā)動機。

Libuv 是專門為Node.js開發(fā)的一個封裝庫，提供跨平臺的異步I/O能力.

單線程、異步

單線程就意味著，所有任務(wù)需要排隊，前一個任務(wù)結(jié)束，才會執(zhí)行后一個任務(wù)。

如果前一個任務(wù)耗時很長，后一個任務(wù)就不得不一直等著。

node單線程指的是node在執(zhí)行程序代碼時，主線程是單線程。

異步體現(xiàn)在，主線程之外，還維護了一個"事件隊列"（Event queue）。

當(dāng)用戶的網(wǎng)絡(luò)請求或者其它的異步操作到來時，node都會把它放到Event Queue之中，此時并不會立即執(zhí)行它，代碼也不會被阻塞，繼續(xù)往下走，直到主線程代碼執(zhí)行完畢.

注：

JavaScript 是單線程的，Node 本身其實是多線程的，只是 I/O 線程使用的 CPU 比較少；還有個重要的觀點是，除了用戶的代碼無法并行執(zhí)行外，所有的 I/O (磁盤 I/O 和網(wǎng)絡(luò) I/O) 則是可以并行起來的。
libuv 線程池默認(rèn)打開 4 個，最多打開 128個線程。

事件循環(huán)

Node 開始執(zhí)行腳本時，會先進行事件循環(huán)的初始化，但是這時事件循環(huán)還沒有開始，會先完成下面的事情。

同步任務(wù)
發(fā)出異步請求
規(guī)劃定時器生效的時間
執(zhí)行process.nextTick()等

然后就調(diào)用libuv事件循環(huán)階段，事件循環(huán)會無限次地執(zhí)行，一輪又一輪。

只有異步任務(wù)的回調(diào)函數(shù)隊列清空了，才會停止執(zhí)行。

Node中的事件循環(huán)有6個階段

event loop 的每個階段都有一個任務(wù)隊列

當(dāng) event loop 到達某個階段時，將執(zhí)行該階段的任務(wù)隊列，直到隊列清空或執(zhí)行的回調(diào)達到系統(tǒng)上限后，才會轉(zhuǎn)入下一個階段

當(dāng)所有階段被順序執(zhí)行一次后，稱 event loop 完成了一個 tick

注：

node中的事件循環(huán)與瀏覽器有區(qū)別～

事件驅(qū)動+事件循環(huán)實現(xiàn)高并發(fā)

具體執(zhí)行順序：

1、每個Node.js進程只有一個主線程在執(zhí)行程序代碼，形成一個執(zhí)行棧（execution context stack)

2、主線程之外，還維護了一個"事件隊列"（Event queue）。當(dāng)用戶的網(wǎng)絡(luò)請求或者其它的異步操作到來時，node都會把它放到Event Queue之中，此時并不會立即執(zhí)行它，代碼也不會被阻塞，繼續(xù)往下走，直到主線程代碼執(zhí)行完畢。

3、主線程代碼執(zhí)行完畢完成后，然后通過Event Loop，也就是事件循環(huán)機制，開始到Event Queue的開頭取出第一個事件，從線程池中分配一個線程去執(zhí)行這個事件，接下來繼續(xù)取出第二個事件，再從線程池中分配一個線程去執(zhí)行，然后第三個，第四個。主線程不斷的檢查事件隊列中是否有未執(zhí)行的事件，直到事件隊列中所有事件都執(zhí)行完了，此后每當(dāng)有新的事件加入到事件隊列中，都會通知主線程按順序取出交EventLoop處理。當(dāng)有事件執(zhí)行完畢后，會通知主線程，主線程執(zhí)行回調(diào)，線程歸還給線程池。

總線程不斷重復(fù)第三步

注意：

我們所看到的node.js單線程只是一個js主線程與ui渲染共享一個線程，本質(zhì)上的異步操作還是由線程池完成的，node將所有的阻塞操作都交給了內(nèi)部的線程池去實現(xiàn)，本身只負(fù)責(zé)不斷的往返調(diào)度，并沒有進行真正的I/O操作，從而實現(xiàn)異步非阻塞I/O，這便是node單線程和事件驅(qū)動的精髓之處了