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Node.js异步I/O的学习笔记
名词的大规模普及是在Web 2波，这是伴随着由Javaｓｃｒｉｐｔ和Ajax席卷网络，但在大多数高级语言编程时不common.php最能反映这一特征：它不仅保护异步多线程，甚至不提供，和PHP是一个同步的方式执行。这一优势为了帮助程序员编写业务逻辑，但在复杂的网络应用，阻断导致它不能更好的并发性。
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名词的大规模普及是在Web 2波，这是伴随着由Javaｓｃｒｉｐｔ和Ajax席卷网络，但在大多数高级语言编程时不common.php最能反映这一特征：它不仅保护异步多线程，甚至不提供，和PHP是一个同步的方式执行。这一优势为了帮助程序员编写业务逻辑，但在复杂的网络应用，阻断导致它不能更好的并发性。
在服务器端，我 / O是非常昂贵和分布式I / O是更昂贵，只有后端可以快速响应资源，与前端的经验可以better.node.js是第一平台采取异步作为主要的编程方法和设计理念。通过异步I/O、事件驱动和单线程，形成节点的基调，本文介绍了节点如何实现异步I/O。
1。基本概念
异步和非阻塞的声音是一样的，它们都达到了实际效果的并行的目标，但是从计算机内核I/O，只有两种阻塞方式和非阻塞方式，所以异步/同步和阻塞/非阻塞实际上是两种不同的东西。
1.1阻塞I/O和非阻塞I/O
阻塞I/O的一个特性是，调用必须等到系统内核级的所有操作完成之后，调用才能完成。作为读取磁盘上文件的示例，当系统内核完成磁盘搜索、读取数据并将数据复制到内存中时，调用结束。
阻挡我/ O导致CPU等待我/ O，浪费等待时间，和CPU的处理能力不能充分利用，非阻塞我 / O的特点是，电话将电话后立即返回，和CPU时间片可以用来处理其他交易。因为完整的我/ O没有完成，立即返回不是业务层的预期数据，但只有当前呼叫状态。为了获得完整的数据，应用程序需要重复我 / O操作确认是否完成（即投票）。投票方式如下：
1.read：这是最原始的方式来检查我/ O状态的重复音
2.select：阅读的改进是通过文件描述符上的事件状态来判断。缺点是文件描述符的最大数目是有限的
3.poll：提高选择的链表是用来避免限制的最大数目，但性能仍然很低，当描述符更。
4.epoll：如果我/ O事件不进的投票，将休眠直到事件发生。这是最有效的我/在当前Linux操作系统事件通知机制
轮询满足非阻塞I/O的要求，以确保获取完整的数据，但对于应用程序，它只能被视为同步，因为I/O仍然需要等待完整的返回。在等待期间，CPU要么用来遍历文件描述符的状态，要么等待休眠事件发生的等待。
理想与现实中的1.2异步I/O
完美的异步I/O应该是启动非阻塞调用的应用程序。它可以在没有轮询的情况下直接处理下一个任务。只有在I/O完成后，它才能通过信号或回调将数据传递给应用程序。
在现实中，异步I / O的不同操作系统下的不同实现，例如*nix平台使用一个自定义的线程池，和Windows平台使用IOCP模型，节点提供了一个libuv作为一个抽象封装层封装平台兼容性的判断，并保证上节和下平台独立的异步I / O实现。更重要的是，我们应该强调节点是单线程。这意味着Javaｓｃｒｉｐｔ的执行是单线程的，实际上I/O是在节点中完成的。
2。节点异步I/O
2.1活动周期
节点的执行模型实际上是一个事件循环，在一个进程的开始时，节点创建一个无限循环，循环的每一次执行都变成一个滴答，每个滴答过程是为了确定是否有等待处理的事件。如果存在，则提取事件和相关回调函数。如果有相关回调函数，执行它们并输入下一个循环。如果没有更多的事件处理，则退出进程。
2.2个观察员
有一些在每个活动周期的观察者，通过这些观察以确定是否有一个事件来处理。事件的周期是一个典型的生产者/消费者模式，节点，事件主要来自网络的请求，文件我 / O，等这些事件都有相应的网络我/ O观察员，文件，我 / O观察员，等事件循环发生的事件从观察和处理。
2.3请求对象
有一个中间产物称为从Javaｓｃｒｉｐｔ调用内核的转换请求对象执行的我/ O操作。以最简单的Windows，这fs.open（）方法用于打开一个文件，根据指定的路径和参数，得到一个文件描述符为例，从JS调用内置模块，系统调用实际上是通过libuv，，的uv_fs_open（）方法被调用，调用过程中，一个fsreqwrap请求对象的创建，以及参数和方法从JS层封装在对象的介绍。回调函数我们最关心的是对对象的oncompete_sym属性。当物体被包裹的物体，fsreqwrap推入线程池等待执行。
此时，js调用立即返回，JS线程可以继续执行后续操作。当前的I/O操作在在线池中等待执行，它完成异步调用的第一阶段。
2.4执行回调
回调通知是异步的第二阶段我/ o.after的我/ O操作线程池中完成，它将存储结果，然后通知IOCP，当前对象的操作完成，线程返回线程池。在执行期间，我 /事件循环的观测器O调用相关的方法来检查是否有任何执行请求的线程池。如果存在，它会将请求对象加入到I/O观察队列中，然后将其视为事件处理。
三.非I/O异步api
也有一些异步API是独立于我/ O节点，如定时器setTimeout（），setInterval（），process.nexttick，和process.nexttick（），等等。
3.1定时器API
setTimeout和setInterval（）（）API，在浏览器端是一致的，它们的实现类似于异步I / O，只是没有对我/ O线程池的参与。调用API来创建一个定时器，定时器将插入红黑树的观察者，事件的每个周期将蜱从红黑树的定时器对象删除迭代，检查是否随着时间的推移，如果超过一个事件的形成，回调函数是立即执行。定时器的一个主要问题是它的时间不是特别准确（毫秒，在可容忍的范围内）。
3.2立即异步执行任务API
在节点出现之前，许多人可能会调用，以便立即异步地执行任务。
复制代码代码如下所示：
setTimeout（）{（）函数（
}，0）；
由于该事件的周期特点，定时器的精度是不够的，和红黑树的使用是对定时器的使用要求和操作的时间复杂度为O（log（n）），process.nexttick（）方法只会把回调函数为队列中取出执行在剔下一轮，其计算复杂度为O（1）更有效。
此外，一个setimmediate（）方法与此类似，都是要延迟回调函数。但前者比后者有更高的优先级，因为事件周期的观察顺序检查。此外，前者的回调函数存储在一个数组。每一轮跳将数组中执行所有的回调函数，后者是保存在链表。每个回合将执行回调函数。
4。事件驱动与高性能服务器
在前面的例子中，fs.open（）作为节点如何实现异步我/组织事实的一个例子，网络套接字的处理，Node还应用异步I / O，这是节点建立一个Web服务器上的服务器模型是经典：
1。同步：一次只能处理一个请求，其余请求处于等待状态。
2。每一个进程请求：每个请求都启动一个进程，但是系统资源是有限的，并且没有可用的扩展性。
三.每个线程请求：每个请求都启动一个线程。线程比进程轻，但每个线程占用一定数量的内存。当大型并发请求到来时，内存将很快被使用。
著名的Apache以每个线程请求的形式使用，这也是它难以处理高并发性的原因，节点通过事件驱动方式处理请求，从而节省了创建和销毁线程的成本。同时，在调度任务时，操作系统的线程成本较低，上下文切换的成本也很低，即使在大量连接的情况下，节点也能以有序的方式处理请求。
著名的服务器Nginx也放弃了多线程，使用相同的事件驱动方式为节点。现在Nginx已经取代Apache的潜力。Nginx是纯C语言编写的，具有很高的性能，但它只适用于Web服务器的反向代理或负载平衡。节点可以建立相同的功能作为nginx的，可同时处理多种特定的服务，他们的表现很好。在实际工程中，我们可以结合他们的每一个点来实现应用的最佳性能。
在服务器端，我 / O是非常昂贵和分布式I / O是更昂贵，只有后端可以快速响应资源，与前端的经验可以better.node.js是第一平台采取异步作为主要的编程方法和设计理念。通过异步I/O、事件驱动和单线程，形成节点的基调，本文介绍了节点如何实现异步I/O。
1。基本概念
异步和非阻塞的声音是一样的，它们都达到了实际效果的并行的目标，但是从计算机内核I/O，只有两种阻塞方式和非阻塞方式，所以异步/同步和阻塞/非阻塞实际上是两种不同的东西。
1.1阻塞I/O和非阻塞I/O
阻塞I/O的一个特性是，调用必须等到系统内核级的所有操作完成之后，调用才能完成。作为读取磁盘上文件的示例，当系统内核完成磁盘搜索、读取数据并将数据复制到内存中时，调用结束。
阻挡我/ O导致CPU等待我/ O，浪费等待时间，和CPU的处理能力不能充分利用，非阻塞我 / O的特点是，电话将电话后立即返回，和CPU时间片可以用来处理其他交易。因为完整的我/ O没有完成，立即返回不是业务层的预期数据，但只有当前呼叫状态。为了获得完整的数据，应用程序需要重复我 / O操作确认是否完成（即投票）。投票方式如下：
1.read：这是最原始的方式来检查我/ O状态的重复音
2.select：阅读的改进是通过文件描述符上的事件状态来判断。缺点是文件描述符的最大数目是有限的
3.poll：提高选择的链表是用来避免限制的最大数目，但性能仍然很低，当描述符更。
4.epoll：如果我/ O事件不进的投票，将休眠直到事件发生。这是最有效的我/在当前Linux操作系统事件通知机制
轮询满足非阻塞I/O的要求，以确保获取完整的数据，但对于应用程序，它只能被视为同步，因为I/O仍然需要等待完整的返回。在等待期间，CPU要么用来遍历文件描述符的状态，要么等待休眠事件发生的等待。
理想与现实中的1.2异步I/O
完美的异步I/O应该是启动非阻塞调用的应用程序。它可以在没有轮询的情况下直接处理下一个任务。只有在I/O完成后，它才能通过信号或回调将数据传递给应用程序。
在现实中，异步I / O的不同操作系统下的不同实现，例如*nix平台使用一个自定义的线程池，和Windows平台使用IOCP模型，节点提供了一个libuv作为一个抽象封装层封装平台兼容性的判断，并保证上节和下平台独立的异步I / O实现。更重要的是，我们应该强调节点是单线程。这意味着Javaｓｃｒｉｐｔ的执行是单线程的，实际上I/O是在节点中完成的。
2。节点异步I/O
2.1活动周期
节点的执行模型实际上是一个事件循环，在一个进程的开始时，节点创建一个无限循环，循环的每一次执行都变成一个滴答，每个滴答过程是为了确定是否有等待处理的事件。如果存在，则提取事件和相关回调函数。如果有相关回调函数，执行它们并输入下一个循环。如果没有更多的事件处理，则退出进程。
2.2个观察员
有一些在每个活动周期的观察者，通过这些观察以确定是否有一个事件来处理。事件的周期是一个典型的生产者/消费者模式，节点，事件主要来自网络的请求，文件我 / O，等这些事件都有相应的网络我/ O观察员，文件，我 / O观察员，等事件循环发生的事件从观察和处理。
2.3请求对象
有一个中间产物称为从Javaｓｃｒｉｐｔ调用内核的转换请求对象执行的我/ O操作。以最简单的Windows，这fs.open（）方法用于打开一个文件，根据指定的路径和参数，得到一个文件描述符为例，从JS调用内置模块，系统调用实际上是通过libuv，，的uv_fs_open（）方法被调用，调用过程中，一个fsreqwrap请求对象的创建，以及参数和方法从JS层封装在对象的介绍。回调函数我们最关心的是对对象的oncompete_sym属性。当物体被包裹的物体，fsreqwrap推入线程池等待执行。
此时，js调用立即返回，JS线程可以继续执行后续操作。当前的I/O操作在在线池中等待执行，它完成异步调用的第一阶段。
2.4执行回调
回调通知是异步的第二阶段我/ o.after的我/ O操作线程池中完成，它将存储结果，然后通知IOCP，当前对象的操作完成，线程返回线程池。在执行期间，我 /事件循环的观测器O调用相关的方法来检查是否有任何执行请求的线程池。如果存在，它会将请求对象加入到I/O观察队列中，然后将其视为事件处理。
三.非I/O异步api
也有一些异步API是独立于我/ O节点，如定时器setTimeout（），setInterval（），process.nexttick，和process.nexttick（），等等。
3.1定时器API
setTimeout和setInterval（）（）API，在浏览器端是一致的，它们的实现类似于异步I / O，只是没有对我/ O线程池的参与。调用API来创建一个定时器，定时器将插入红黑树的观察者，事件的每个周期将蜱从红黑树的定时器对象删除迭代，检查是否随着时间的推移，如果超过一个事件的形成，回调函数是立即执行。定时器的一个主要问题是它的时间不是特别准确（毫秒，在可容忍的范围内）。
3.2立即异步执行任务API
在节点出现之前，许多人可能会调用，以便立即异步地执行任务。
复制代码代码如下所示：
setTimeout（）{（）函数（
}，0）；
由于该事件的周期特点，定时器的精度是不够的，和红黑树的使用是对定时器的使用要求和操作的时间复杂度为O（log（n）），process.nexttick（）方法只会把回调函数为队列中取出执行在剔下一轮，其计算复杂度为O（1）更有效。
此外，一个setimmediate（）方法与此类似，都是要延迟回调函数。但前者比后者有更高的优先级，因为事件周期的观察顺序检查。此外，前者的回调函数存储在一个数组。每一轮跳将数组中执行所有的回调函数，后者是保存在链表。每个回合将执行回调函数。
4。事件驱动与高性能服务器
在前面的例子中，fs.open（）作为节点如何实现异步我/组织事实的一个例子，网络套接字的处理，Node还应用异步I / O，这是节点建立一个Web服务器上的服务器模型是经典：
1。同步：一次只能处理一个请求，其余请求处于等待状态。
2。每一个进程请求：每个请求都启动一个进程，但是系统资源是有限的，并且没有可用的扩展性。
三.每个线程请求：每个请求都启动一个线程。线程比进程轻，但每个线程占用一定数量的内存。当大型并发请求到来时，内存将很快被使用。
著名的Apache以每个线程请求的形式使用，这也是它难以处理高并发性的原因，节点通过事件驱动方式处理请求，从而节省了创建和销毁线程的成本。同时，在调度任务时，操作系统的线程成本较低，上下文切换的成本也很低，即使在大量连接的情况下，节点也能以有序的方式处理请求。
著名的服务器Nginx也放弃了多线程，使用相同的事件驱动方式为节点。现在Nginx已经取代Apache的潜力。Nginx是纯C语言编写的，具有很高的性能，但它只适用于Web服务器的反向代理或负载平衡。节点可以建立相同的功能作为nginx的，可同时处理多种特定的服务，他们的表现很好。在实际工程中，我们可以结合他们的每一个点来实现应用的最佳性能。
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