《深入浅出Node.js》学习笔记(2)异步I/O

理解异步/同步与非阻塞/阻塞

异步/同步与非阻塞/阻塞其实是两回事。操作系统内核处理I/O只有两种方式：阻塞与非阻塞。

• 阻塞I/O调用之后需要等待系统内核完成所有操作后，调用才能结束。阻塞I/O造成CPU等待，浪费了CPU的处理能力。

• 非阻塞I/O调用之后会立即返回，CPU的时间片可以用来处理其他事务。立即返回造成的结果是，返回时并没有数据，因为完整数据需要I/O操作完成才能获取，因此需要轮询。

  轮询方式有许多种，一个比较好的方式是*nux下的epoll轮询（图片来自书籍）：
  
  系统将对任何设备的I/O操作抽象为对文件的I/O。进入轮询时，应用层检查文件描述符上的事件状态，如果没有I/O事件，将会进行休眠，直到事件发生唤醒。这种事件通知机制使得CPU不必花费大量计算用于重复轮询，提高了性能。

遗憾的是，非阻塞I/O是系统内核层面的实现，对于应用程序而言，依然是一种同步。另外，不同系统内核对非阻塞I/O的支持度不一，因此Node使用了线程池模型来实现非阻塞异步I/O。

当主线程需要进行I/O操作时，在线程池创建I/O线程，I/O线程以非阻塞或阻塞I/O的方式向系统内核获取数据。数据获取完成后，通过线程通信异步通知主线程，这样就实现了跨平台的异步I/O。

事件循环

Node进程开启后，会创建一个类似while(true)的循环：

从图中可以看到这个机制类似于android中Looper的设计。每次循环都会检查是否存在事件需要处理，如果有，则取出一个事件，并检查事件是否有相关联的回调。如果有回调，则执行回调。当不存在需要处理的事件时，该循环退出。另一方面，事件源的设计遵循观察者模式。文件I/O、网络请求调用时，会产生一个特定类型的事件，被对应的观察者接收。事件循环检查这些观察者，每次”消费”一个事件。