我與Node.js從新認識的第2周 - Node.js 底層

書接上次： 《我與Node.js從新認識的第一週 - Node.js 風格特色》。此次讀了一些關於底層實現的東西：

1. 《深淺》第3章 異步I/O - node.js是如何實現異步i/o的
2. Udemy 《Learn and Understand NodeJS Learn and Understand NodeJS》 Section 2&3

V8引擎

首先，學習node.js必定要了解V8引擎，他是一個能夠把js直接編譯成（處理器能夠識別的）機器碼的東西。

再詳細點，V8是一個

1. 開源的
2. 用C++寫的
3. 根據ECMA標準實現JavaScript
4. 能夠把JavaScript編譯成處理器能夠識別的機器碼
5. 能夠獨立運行
6. 也能夠嵌入其餘C++應用

的JavaScript引擎。

Node.js與V8引擎

普通青年使用V8：運行V8, JavaScript -> V8 —compile—> Machine Code

文藝青年則有這樣一個大膽的想法：

那些普通的js方法太沒意思了，能力優先。若是我能夠寫一些C++代碼，當作Add-on加到V8上，這樣V8就有能力識別具備更多的Javascript命令了，就更強大了。好比說file相關的東西，原本js不能作，如今我用c++在底部實現好，而後告訴V8，當用戶在js中寫道file.open(xxx)的時候，就來用c++執行file open的功能，這樣你的js（二b）就是有處理文件能力的js（牛b）了。

文藝青年的想法其實就是咱們的Node.js：一個把V8引擎嵌進去的C++應用，這個C++應用實現了超級多的customized新功能，這些功能使得這個應用（Node.js）很是的適合服務器開發。

服務器開發都須要什麼新功能呢 === Node.js實現的新功能都包括哪些方面呢：

1. 管理可複用代碼
2. 處理文件
3. 處理數據庫
4. 互聯網通訊
5. 接受request，發送respond
6. 處理須要必定時間才能完成的工做

Node.js架構

1. 第一層是C++ core，就是那些新加的customized功能 （其餘講解中，還會提到好比event loop，libuv等，這些以後說）。
2. 第二層是JS core，這一層用js實現，基於/調用C++ core，讓用戶能夠更好的使用那些C++功能，同時也實現了許多經常使用的功能。

在node.js源碼中，C++ core是在src文件夾內。JS core是在lib文件夾內。因而可知兩者的層級關係。

Node.js 異步I/O

Node.js如何實現異步 I/O, 從JS到OS到底發生了哪些步驟（這個是udemy+《深淺》的合體版總結）

1. 你寫的js代碼調用了node.js的JS core (好比 fs相關功能：github.com/nodejs/node…)，而且你設定了一個回調函數
2. JS core部分調用了C++ core (fs.js 調用的其中一個.cc: github.com/nodejs/node…)
3. C++ core調用libuv
4. C++ core調用libuv的方法來封裝請求對象（異步I/O過程當中重要的中間產物，中間指的是從js到os之間），其中包含了異步I/O中最重要的東西之一：回調函數。
5. libuv把封裝好的請求對象發到OS
6. 發到OS中的線程池（thread pool）等待被執行
7. 線程池中某一線程將發來的請求對象中包含的I/O操做進行執行，結果存在該請求對象的req->result屬性中。而後提交完成狀態，也就是相似通知說"我完成了！」，以後把線程歸還給線程池
8. 處於完成狀態的請求對象，被觀察者（圖中的兩個小人兒，不一樣類型的事件有不一樣的觀察者）在事件循環（Event Loop：大while循環，每一個循環叫一個tick）中提出來（經過libuv中方法來檢查是否有執行完的請求），而後放到隊列（Completed Events Queue）中
9. 事件循環從觀察者的隊列中取出處於完成狀態請求對象
10. 取出其中包含的I/O操做執行結果以及回調函數，發到V8中執行。到這就達到了調用#1中設定的回調函數的目的。

注：

a. V8引擎執行的JavaScript是同步的（sync）（ stackoverflow.com/questions/2…）且單線程

b. #1-#9 與 #10 是同時在工做的，I/O事件一個一個執行，而後最後發送到V8引擎中一個一個（由於JS是同步的）的執行回調函數

c. 因爲b，整個Node.js有了異步I/O的能力

d. 事件驅動（event driven）、非阻塞（non-blocking）I/O的特色也就能夠解釋了。事件驅動就是指的#7-#10，事件被完成觸發了以後各個步驟，直到最後執行回調函數。非阻塞I/O就是整個#1-#10這個過程，咱們在V8中執行的JavaScript代碼並不會由於事件的執行而中止，#1-#9和#10同時工做，一個執行I/O事件，一個獲得通知執行回調函數。

e. 從d的解釋中，能夠更好的理解上一篇文章中最後那段說Node.js是單線程/多線程。

下次寫事件（Event）和事件發射器（Event Emitter）相關的東西。歡迎你們交流，指正~