Node.js学习1：事件循环探究

经常会在各类书籍中看到如下介绍：

    Nodejs的特征是异步式I/O和事件驱动，单线程由Nodejs自己管理，程序在执行时进入时间循环等待下一个事件的到来，每个异步I/O在执行完毕后会被推送到事件队列，等待程序进行处理

既然是单线程怎么实现异步IO呢？今天我们来刨一刨这句话~，首先我们介绍 下阻塞与线程，后文会经常出现，便于大家理解

  什么叫做阻塞？线程在执行过程中如果遇到I/O 操作（磁盘读写、网络通信等）通常要耗费比较长的时间，这时候操作系统会剥夺线程对CPU的控制权，使其暂停，并把资源让给其他线程，这种线程调度方式称为阻塞。当I/O操作完毕的时候，操作系统将这个线程的阻塞状态接触，恢复其对CPU的控制权，令其继续执行，这种模式称为同步I/O或者一部I/O

  非阻塞I/O（异步I/O）则针对所有的I/O操作采取不阻塞的策略，当线程遇到I/O操作时不会以阻塞的方式等待I/O操作结束，而是将I/O请求发送给操作系统，继续执行后面的语句。当操作系统完成I/O操作后以事件的形式通知执行I/O操作的线程，线程会在特定的时间处理这个事件。为了处理异步I/O必须有时间循环，不断检查是否有未处理的事件，依次予以处理。

  在阻塞模式下，一个线程只能处理一个任务，要想提高吞吐量必须通过多线程。而在非阻塞模式下，一个线程永远在执行计算操作，所以这个线程的CPU核心利用率永远是100%，减少了多线程中创建线程、线程切换带来的事件消耗。

  上一段代码解释问题。

var fs = require('fs');
fs.readFile("txt/io.txt","UTF-8",function(err,data){
  if(err){
    console.log(err);
  }else{
    console.log(data);
  }
});
console.log("读取文件完毕。。。。");

  大家肯定知道答案,因为readFile是一个异步I/O操作，按照上文说的非阻塞原理先输出I/O后面的代码，等readFile()操作执行完毕后操作系统发送一个事件给执行readFile的线程，线程在回调函数里执行后续操作，输出结果如下

读取文件完毕。。。。
hello world !

   上一张图片

  

  打个比方

   Nodejs在执行过程中会维护一个事件循环队列，程序在执行过程中进入事件循环列等待下一个事件到来，每个异步式I/O请求完成后都会被推送到事件队列，等待程序进行处理。而且Nodejs是单线程的，但是Nodejs所处的环境是多线程的，你调用的Nodejs功能可能是有底层C++的多个服务提供的，但是同一时刻系统只运行你的一个Nodejs事件回调函数。也就是说，除了你的Nodejs程序，其他所有的程序都是多线程的。

  举个例子，我们写的js代码就像是一个国王，而nodejs给国王提供了很多仆人。早上，一个仆人叫醒了国王，问他有什么需要。国王给他一份清单，上面列举了所有需要完成的任务，然后睡回笼觉去了。当国王回去睡觉之后，仆人才离开国王，拿着清单，给其它的仆人一个个布置任务。仆人们各自忙各自的去了，直到完成了自己的任务后，才回来把结果禀告给国王。国王一次只召见一个人，其它的人就在外面排着队等着。国王处理完这个结果后，可能给他布置一个新的任务，或者就直接让他走了，然后再召见下一个人。等所有的结果都处理完了，国王就继续睡觉去了。直接有新的仆人完成任务后过来找他。这就是国王的幸福生活。在nodejs中，有一个队列（先进先出），保存着一个个待执行的任务。第一个任务就是我们写的js代码，它最先被执行（相当于国王给第一个仆人任务清单）。在它执行完以后（国王睡回笼觉去了），其它的任务才会加到队列上（相当于第一个仆人按照清单给其它仆人分配任务）。

  适应场景

  由于Nodejs的以上特性，使他特别适合非计算密集且并发访问量要求严格的场景。如聊天服务器，综合服务类网站或者电子商务网站服务器。具体点说：当应用程序需要处理大量的输入/输出而在客户端发出响应之前，应用程序并不需要进行复杂的处理的场景。

  还有，传统的服务器端语言（如，Java PHP）为每个客户连接创建一个新的线程（约为2M），理论上8G的内存服务器可以同时连接的最大用户为4000,。可以看出，一个主要的平静就是服务器所支持的最大同时连接用户。

  Nodejs修改了客户端到服务器的连接方法，因为她并不是为每个用户连接创建一个线程，避免了线程的切换，而是为每个客户端连接触发一个在Nodejs内部进行处理的事件，同样8G内存的服务器可以同时连接的最大用户量变为了几万。