Nodejs 異步式 I/O 與事件式編程

時間 2019-11-11

標籤 nodejs 異步事件編程简体版

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Node.js 最大的特色就是異步式 I/O(或者非阻塞 I/O)與事件緊密結合的編程模式。這種模式與傳統的同步式 I/O 線性的編程思路有很大的不一樣,由於控制流很大程度上要靠事件和回調函數來組織,一個邏輯要拆分爲若干個單元html

什麼是阻塞(block)呢?線程在執行中若是遇到磁盤讀寫或網絡通訊(統稱爲 I/O 操做), 一般要耗費較長的時間,這時操做系統會剝奪這個線程的 CPU 控制權,使其暫停執行,同時將資源讓給其餘的工做線程,這種線程調度方式稱爲阻塞。當 I/O 操做完畢時,操做系統將這個線程的阻塞狀態解除,恢復其對CPU的控制權,令其繼續執行。這種 I/O 模式就是通常的同步式 I/O(Synchronous I/O)或阻塞式 I/O (Blocking I/O)。 4
node

相應地,異步式 I/O (Asynchronous I/O)或非阻塞式 I/O (Non-blocking I/O)則針對全部 I/O 操做不採用阻塞的策略。當線程遇到 I/O 操做時,不會以阻塞的方式等待 I/O 操做的完成或數據的返回,而只是將 I/O 請求發送給操做系統,繼續執行下一條語句。當操做系統完成 I/O 操做時,以事件的形式通知執行 I/O 操做的線程,線程會在特定時候處理這個事件。爲了處理異步 I/O,線程必須有事件循環,不斷地檢查有沒有未處理的事件,依次予以處理。git

阻塞模式下,一個線程只能處理一項任務,要想提升吞吐量必須經過多線程。而非阻塞模式下,一個線程永遠在執行計算操做,這個線程所使用的 CPU 核心利用率永遠是 100%, I/O 以事件的方式通知。在阻塞模式下,多線程每每能提升系統吞吐量,由於一個線程阻塞時還有其餘線程在工做,多線程可讓 CPU 資源不被阻塞中的線程浪費。而在非阻塞模式下,線程不會被 I/O 阻塞,永遠在利用 CPU。多線程帶來的好處僅僅是在多核 CPU 的狀況下利用更多的核,而Node.js的單線程也能帶來一樣的好處。這就是爲何 Node.js 使用了單線程、非阻塞的事件編程模式github

回調函數web

//readfile.jsshell

var fs = require('fs');
fs.readFile('file.txt', 'utf-8', function(err, data) {編程

if (err) { console.error(err);json

} else { console.log(data);數組

} });網絡

 console.log('end.');

運行的結果以下:

 end. Contents of the file.

看到沒有各位 先輸出end 後才輸出內容，爲何這樣啊？由於是異步非阻塞的。function就是一個回調函數 。在 Node.js 中,異步式 I/O 是經過回調函數來實現的

fs.readFile 調用時所作的工做只是將異步式 I/O 請求發送給了操做系統,而後當即返回並執行後面的語句,執行完之後進入事件循環監聽事件。當 fs 接收到 I/O 請求完成的事件時,事件循環會主動調用回調函數以完成後續工做。所以咱們會先看到 end.,再看到file.txt 文件的內容

Node.js 中,並非全部的 API 都提供了同步和異步版本。Node.js 不鼓勵使用同步IO

Node.js 的事件循環機制

Node.js 在何時會進入事件循環呢?答案是 Node.js 程序由事件循環開始,到事件循環結束,全部的邏輯都是事件的回調函數,因此 Node.js 始終在事件循環中,程序入口就是事件循環第一個事件的回調函數。事件的回調函數在執行的過程當中,可能會發出 I/O 請求或直接發射(emit)事件,執行完畢後再返回事件循環,事件循環會檢查事件隊列中有沒有未處理的事件,直到程序結束

模塊和包

什麼是模塊？

模塊是 Node.js 應用程序的基本組成部分,文件和模塊是一一對應的。換言之,一個 Node.js 文件就是一個模塊,這個文件多是 JavaScript 代碼、JSON 或者編譯過的 C/C++ 擴展

建立及加載模塊

在 Node.js 中,建立一個模塊很是簡單,由於一個文件就是一個模塊,咱們要關注的問題僅僅在於如何在其餘文件中獲取這個模塊

建立模塊 module.js

var name;

exports.setName = function(mName){

name = mName;

};

exports.sayHello = function() {

console.log('Hello,' + name);

};

建立runModule.js裏面代碼以下：

var module = require('./module.js');

module.setName('greenboy');

module.sayHello();

在shell裏面運行node runModule.js 產生結果以下：

朋友想一想如果我在一個js文件裏面屢次調用 require(‘./module’); 並將其分別賦值給變量，第二次執行完畢後，結果是什麼呢？

以下建立loadModule.js文件代碼：

var test01 = require('./module');

test01.setName('test01');

var test02 = require('./module');

test02.setName('test02');

test01.sayHello();

有點相似於建立一個對象,但實際上和對象又有本質的區別,由於 require 不會重複加載模塊,也就是說不管調用多少次 require,得到的模塊都是同一個,後面建立的確定將前面的給覆蓋掉。

建立singleobject.js文件

function Hello() {

var name;

this.setName = function(nName){

name = nName;

};

this.sayHello = function() {

console.log('Hello ' + name);

};

exports.Hello = Hello;

引入的時候就須要使用 require('./singleObject').Hello

可使用下面的方法簡化建立hello.js

function Hello() {

var name;

this.setName = function(nName){

name = nName;

};

this.sayHello = function() {

console.log('Hello ' + name);

};

module.exports = Hello;

建立getHelllo.js 以下：

//var Hello = require('./hello');

var Hello = require('./singleObject').Hello;

var Hello2 = require('./singleObject').Hello;

hello = new Hello();

hello.setName('hello1');

hello2 = new Hello2();

hello2.setName('hello2');

hello.sayHello();

hello2.sayHello();

能夠取消註釋進行來回驗證:

這個時候的值一直都相似對象，想一想爲何？由於js裏面的閉包機制，每次訪問都是一個閉包，訪問函數內的變量。

事實上,exports 自己僅僅是一個普通的空對象,即 {},它專門用來聲明接口,本質上是經過它爲模塊閉包1的內部創建了一個有限的訪問接口。不能夠經過對 exports 直接賦值代替對 module.exports 賦值。 exports 實際上只是一個和 module.exports 指向同一個對象的變量, 它自己會在模塊執行結束後釋放,但 module 不會,所以只能經過指定 module.exports 來改變訪問接口。

建立包

Node.js 對包的要求：只要頂層目錄下有 package.json,並符合一些規範便可

package.json 是 CommonJS 規定的用來描述包的文件,徹底符合規範的 package.json 文件應該含有如下字段。

 name:包的名稱,必須是惟一的,由小寫英文字母、數字和下劃線組成,不能包含空格。

 description:包的簡要說明。

 version:符合語義化版本識別1規範的版本字符串。

 keywords:關鍵字數組,一般用於搜索。

 maintainers:維護者數組,每一個元素要包含 name、email (可選)、web (可選)

字段。

 contributors:貢獻者數組,格式與maintainers相同。包的做者應該是貢獻者

數組的第一個元素。

 bugs:提交bug的地址,能夠是網址或者電子郵件地址。