Node.Js是基於javascript語言,建構在google V8 engine以及Linux上的一個非阻塞事件驅動IO框架。這裡主要不是介紹nodejs具體應用代碼,而是想介紹一下事件驅動編程。
Node.js事件驅動實現概覽
雖然在ECMAScript的標准裡並沒有(也沒有必要)明確規定“事件”,但是在浏覽器中,事件作為一個極為重要的機制,給予JavaScript響應用戶操作與DOM變化的能力;在Node.js中,異步事件驅動模型則是其高並發能力的基礎。
學習JavaScript也需要了解它的運行平台,為了更好的理解JavaScript的事件模型,我打算從Node及浏覽器引擎源碼入手,分析其底層實現,並將我的分析整理為一系列博文;一方面作為筆記,另一方面也希望能與大家交流,分析和理解有疏漏偏頗之處,還望各位斧正。
簡述事件驅動模型
解釋JavaScript事件模型本身的好文章已經很多了,可以說這已經是一個說爛了的話題,這裡我只簡單寫一下,並且提供一些好文章的鏈接。
程序如何響應事件
我們的程序響應外部的事件有如下兩種方式:
中斷
操作系統處理鍵盤等硬件輸入就是通過中斷來進行的,這個方式的好處是即使沒有多線程,我們也可以放心地執行我們的代碼,CPU收到中斷信號之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。這種方式需要硬件的支持,一般來說都會被操作系統封裝起來。
輪詢
循環檢測是否有事件發生,如果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窗口程序就需要在主線程中寫下如下代碼,通常稱做消息循環:
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1 2 3 4 5 6 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操作、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:如果在主線程的消息循環裡進行耗時操作,程序就無法及時響應新的消息。這在JavaScript中表現明顯,以後還會提到這一點,並探討其解決方案。
然而JavaScript中並沒有類似消息循環代碼,我們只是簡單地注冊事件,然後等待被調用。這是因為浏覽器、Node作為執行平台,已經將event loop實現了,JavaScript代碼不需要介入到這個過程中,只需要作為被調用者安靜地等待即可。
Node中的event loop
通過Node源碼看event loop的實現
Node采用V8作為JavaScript的執行引擎,同時使用libuv實現事件驅動式異步I/O。其事件循環就是采用了libuv的默認事件循環。
在src/node.cc中,
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1 2 3 4 5 6 7 8 Environment* env = CreateEnvironment( node_isolate, uv_default_loop(), context, argc, argv, exec_argc, exec_argv);這段代碼建立了一個node執行環境,可以看到第三行的uv_default_loop(),這是libuv庫中的一個函數,它會初始化uv庫本身以及其中的default_loop_struct,並返回一個指向它的指針default_loop_ptr。
之後,Node會載入執行環境並完成一些設置操作,然後啟動event loop:
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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()會返回之前保存在env中的default_loop_ptr,uv_run函數將以指定的UV_RUN_ONCE模式啟動libuv的event loop。在這種模式下,uv_run會至少處理一個事件:這意味著,如果當前事件隊列中沒有需要處理的I/O事件,uv_run會阻塞住,直到有I/O事件需要處理,或者下一個定時器時間到。如果當前沒有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的情況決定下一步操作:
如果more為true,則繼續運行下一輪loop。
如果more為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作。
在libuv中,定時器事件是直接在event loop中處理的,而I/O事件則分為兩類:
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。
文件操作和DNS操作沒有(很好的)系統解決方案,因此libuv自建了線程池,在其中進行阻塞式I/O。
另外我們也可以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並沒有將這一項功能加入到JavaScript中,也就是說只用原生Node是無法在JavaScript中開啟新的線程進行並行執行的。
以上所述就是本文的全部內容了,希望大家能夠喜歡。