异步IO

## 一、为什么要应用异步I/O

用户体验
javascript在单线程上执行，它与UI线程是一个线程，如果应用同步，当javascript在执行的时候UI渲染就必须要进行期待，这样就是的用户的体验极差。

如果网页须要申请一些资源，通过同步的形式获取的话，那么咱们就必须要期待js从服务器齐全获取到资源后再继续执行，这期间UI期待，就会使得与用户的交互极差，影响用户的体验感。

// 当初申请两个资源//耗时为M毫秒getData('from_db');//耗时为N毫秒getData('from_remote_api');

随着利用的复杂性，情景会变成M+N+…和Max（M，N，…），此时同步和异步的优劣就会更加凸显。另一方面，随着网站和利用的扩大，数据往往会散布到多台服务器上，而散布意味着M和N的值会线性增长，这也会放大异步和同步在性能上的差别。总之，IO是低廉的，分布式IO是更低廉的！

资源分配

单线程同步IO

会因阻塞IO使得硬件资源无奈失去更优的利用。

多线程编程

长处： 能够利用多核CPU无效晋升CPU的利用率
毛病： 编程中的死锁、状态同步使得程序员很是头疼。

node的异步IO

node采纳的异步IO，利用单线程，远离了多线程死锁、状态同步，利用异步让单线程远离了阻塞，使得CPU失去更好的利用。
为了补救单线程无奈利用多核CPU的问题，Node提供了子过程 childProcess ,将一些运算多的工作放入子过程进行高效的运算。

二、阻塞I/O 和 非阻塞 I/O

阻塞IO

阻塞的IO操作就是发动IO操作后，线程阻塞期待IO实现，这期间cpu得不到无效利用。

非阻塞IO

非阻塞IO操作其实就是发动IO操作后，通过事件轮巡，或者事件告诉机制，一直查问IO操作是否实现，或者是主线程进入休眠期待事件告诉IO完结，而后持续向下执行代码，实际上非阻塞IO期间，cpu要不用来查问要不用来休眠，也没有失去无效利用。仍旧是同步IO。

三、node的异步I/O

实现整个异步IO须要单个环节 事件循环 观察者 申请对象。

实际上node的异步IO是采纳了线程池技术，发动异步IO时，把io操作扔到线程池外面执行，而后主线程继续执行其余操作，io执行结束通过线程间通信告诉主线程，主线程执行回调。
IO线程是由Libuv(Linux下由libeio具体实现；window下则由IOCP具体实现)治理的线程池管制的，实质上是多线程。即采纳了线程池与阻塞IO模仿了异步IO。

异步IO原理

当遇到IO时，将其放入线程池中的一个IO线程，让该工作在IO线程上执行，在IO线程上是阻塞IO形式执行的，而后在主线程上继续执行，当遇到另一个IO工作时，将其在放入线程池，而后在另一条IO线程上执行（同样是阻塞IO形式），主线程继续执行着。

1、事件循环

正式因为事件循环使得回调函数十分的广泛。

  1. node过程启动的时候，会创立一个相似的 while(1) 循环，每执行顺次循环的过程被称为是 Tick。
  2. Tick过程就是查看当下是否有待解决的事件，如果有则取出相干事件以及回调函数，而后执行回调函数（在主线程中执行）。
  3. 而后进入下一个循环，持续检测如果不再有事件处理，就推出。
    当I/O线程上的工作（阻塞I/O）执行结束之后，就会产生一个事件，这就是事件循环中的事件的产生由来。

2. 观察者

Node中事件的次要起源是网络申请和文件IO等。这些事件对应的观察者就是网络I/0观察者、文件I/0观察者。

3. 申请对象

在从js发动调用起到内核执行I/O结束之后。这个两头过程有一种两头产物，称为是申请对象。

  • 以关上文件为例子
    • *
0. 异步调用工作1. js调用外围模块2. 外围模块调用C++内建模块3. 内建模块在`libuv`层，分平台解决。本质上调用的都是`uv_fs_open`办法。4. 在调用的过程中，创立一个`FSReqWrap`申请对象。【这就是咱们的配角申请对象了】5. 对象创立结束后，设置好参数和回调函数，就会将其推入线程池中期待执行了。6. js线程继续执行后续的工作，以后的IO操作在线程池中执行，不论IO线程上是阻塞还是非阻塞，都不会影响主线程的执行，因而这就达到了异步的目标了。
  • 到这里其实就实现了异步IO的第一步了，回调告诉则是第二步。

4. 执行回调

当IO线程中的工作执行结束后，就会将执行后果放在申请对象中。而后告诉TOCP。TOCP查看工作是否实现。如果实现了就将I/O申请对象退出观察者队列中，当作事件处理。而后通过事件循环来执行回调函数。

  • 留神： Windows下是TOCP ，Linux下是通过epoll。
    • *

四、 node的非I/O的异步API

1. 定时器

定时器的实现原理同异步IO，只是没有应用线程池。

setTimeout()

每次Tick，都会从该红黑树迭代取出定时器对象，而后查看是否超过了工夫，如果超时那么就造成一个事件，回调函数执行。

2. process.nextTick()

立刻执行一个异步工作

咱们之前可能都这么做
setTimeout(function(){
//
}, 0);

应用下面的办法节约性能，应用process.nextTick()则更为轻量。
process.nextTick(function(){
//
})

  • 区别
// 原始
A();
B();
C();

y>

A();
process.nextTick(B);
C();

A();
setImmediate(B);//或者setTimeout(B,0);
C();


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