初窺JavaScript事件機制的實現（一）—— Node.js事件驅動實現概覽

在瀏覽器中，事件做爲一個極爲重要的機制，給予JavaScript響應用戶操做與DOM變化的能力；在Node.js中，事件驅動模型則是其高併發能力的基礎。

學習JavaScript也須要了解它的運行平臺，爲了更好的理解JavaScript的事件模型，我打算從Node及瀏覽器引擎源碼入手，分析其底層實現，並將個人分析整理爲一系列博文；一方面做爲筆記，另外一方面也但願能與你們交流，分析和理解有疏漏偏頗之處，還望各位斧正。

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簡述事件驅動模型

解釋JavaScript事件模型自己的好文章已經不少了，能夠說這已是一個說爛了的話題，這裏我只簡單寫一下，而且提供一些好文章的連接。

程序如何響應事件

咱們的程序響應外部的事件有以下兩種方式：

• 中斷
  操做系統處理鍵盤等硬件輸入就是經過中斷來進行的，這個方式的好處是即便沒有多線程，咱們也能夠放心地執行咱們的代碼，CPU收到中斷信號以後自動地轉去執行相應的中斷處理程序，處理完成後會恢復原來的代碼的執行環境繼續執行。這種方式須要硬件的支持，通常來講都會被操做系統封裝起來。

• 輪詢
  循環檢測是否有事件發生，若是有就去執行相應的處理程序。這在底層和上層的開發中都有應用。
  Windows窗口程序就須要在主線程中寫下以下代碼，一般稱作消息循環：

  MSG msg = { };
  while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
  {
      TranslateMessage(&msg);
      DispatchMessage(&msg);
  }

  消息循環不斷檢測是否有消息（用戶的UI操做、系統消息等）出現，有的話就分發消息，調用相應的回調函數進行處理。
  輪詢方式的一個缺點就是：若是在主線程的消息循環裏進行耗時操做，程序就沒法及時響應新的消息。這在JavaScript中表現明顯，之後還會提到這一點，並探討其解決方案。

  然而JavaScript中並無相似消息循環代碼，咱們只是簡單地註冊事件，而後等待被調用。這是由於瀏覽器、Node做爲執行平臺，已經將event loop實現了，JavaScript代碼不須要介入到這個過程當中，只須要做爲被調用者安靜地等待便可。

相關討論

1. 知乎-關於瀏覽器處理事件的問題?匿名用戶的回答：這個回答裏圖很不錯，有助於理解event loop的工做原理；答案末尾有一些文章分享；

2. MDN - Concurrency model and Event Loop：MDN上對event loop的介紹。

Node中的event loop

經過Node源碼看event loop的實現

Node採用V8做爲JavaScript的執行引擎，同時使用libuv實現事件驅動式異步I/O。其事件循環就是採用了libuv的默認事件循環。

在src/node.cc中，

Environment* env = CreateEnvironment(
        node_isolate,
        uv_default_loop(),
        context,
        argc,
        argv,
        exec_argc,
        exec_argv);

這段代碼創建了一個node執行環境，能夠看到第三行的uv_default_loop()，這是libuv庫中的一個函數，它會初始化uv庫自己以及其中的default_loop_struct，並返回一個指向它的指針default_loop_ptr。
以後，Node會載入執行環境並完成一些設置操做，而後啓動event loop：

bool more;
do {
  more = uv_run(env->event_loop(), UV_RUN_ONCE);
  if (more == false) {
    EmitBeforeExit(env);
    // Emit `beforeExit` if the loop became alive either after emitting
    // event, or after running some callbacks.
    more = uv_loop_alive(env->event_loop());
    if (uv_run(env->event_loop(), UV_RUN_NOWAIT) != 0)
      more = true;
  }
} while (more == true);
code = EmitExit(env);
RunAtExit(env);
...

more用來標識是否進行下一輪循環。
env->event_loop()會返回以前保存在env中的default_loop_ptr，uv_run函數將以指定的UV_RUN_ONCE模式啓動libuv的event loop。在這種模式下，uv_run會至少處理一個事件：這意味着，若是當前事件隊列中沒有須要處理的I/O事件，uv_run會阻塞住，直到有I/O事件須要處理，或者下一個定時器時間到。若是當前沒有I/O事件也沒有定時器事件，則uv_run返回false。

接下來Node會根據more的狀況決定下一步操做：

• 若是more爲true，則繼續運行下一輪loop。

• 若是more爲false，說明已經沒有等待處理的事件了，EmitBeforeExit(env);觸發進程的'beforeExit'事件，檢查並處理相應的處理函數，完成後直接跳出循環。

最後觸發'exit'事件，執行相應的回調函數，Node運行結束，後面會進行一些資源釋放操做。

在libuv中，event loop會在每次循環的開始更新本身的time從而實現計時功能，而I/O事件則分爲兩類：

• Network I/O是使用系統提供的非阻塞式I/O解決方案，例如在Linux上使用epoll，windows上使用IOCP。

• 文件操做和DNS操做沒有（很好的）系統解決方案，所以libuv自建了線程池，在其中進行阻塞式I/O。

另外咱們也能夠將自定義的函數拋到線程池中運行，在運行結束後主線程會執行相應的回調函數，不過Node並無將這一項功能加入到JavaScript中，也就是說只用原生Node是沒法在JavaScript中開啓新的線程進行並行執行的。

相關資料

1. libuv Design Overview：關於libuv的架構及設計思路；

2. node child_process 'exit'：Node的child_process 'exit'事件；

3. Node with threads：討論了使用libuv線程池異步運行JavaScript代碼。

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