Node.js异步式I/O与事件驱动

Node.js异步式I/O与事件驱动

Node.js的最大特点就是采用异步式I/O与事件驱动的架构设计。传统的架构通过多线程模型来解决高并发，也就是为每个业务逻辑提供一个系统线程，通过系统线程的切换来弥补同步I/O调用时的时间开销。Node.js使用的是单线程模型，对所有I/O都是用异步请求的方式，避免了频繁的上下文切换。Node.js在执行过程中会维护一个事件队列，程序执行时进入事件循环等待下一个事件到来，每个异步I/O请求完成后会被推送到事件队列，等待程序进行处理。

例如对数据库的简单查询操作：

传统实现方式：

res = db.query('select * from table');
res.output();

Node.js实现方式：

db.query('select * from table',function(res){
    res.output();
});

传统的实现方法的代码执行到第一行的时候，线程就会阻塞，等待数据库返回结果，然后再继续处理。由于数据库的操作可能涉及磁盘读写和网络通信，其延时可能向当长。对于高并发的访问，一方面线程长时间 阻塞等待返回结果，另一方面为了应付新需求不断增加线程，因此浪费大量系统资源，同时线程也会占用大量的CPU来处理上下文切换，而且还容易遭受低速链接的攻击。
Node.js处理方法中第二个参数为一个回调函数，进程执行到db.query时，不会等待数据库返回结果，而是直接执行后面的语句，直到进入事件循环。当数据库返回查询结果时，会将事件发送到事件队列，等到线程进入事件循环后，才会调用函数执行后面的逻辑。
Node.js的异步机制是基于事件的，所有的磁盘I/O、网络通信、数据查询都以非阻塞的方式请求，返回的结果由时间循环来处理。Node.js进程在同一时间只会处理一个事件，完成后立即进入事件循环检查并处理后面的事件。这样做的好处是，CPU和内存同一时间集中处理一件事情，同时让耗时的I/O操作并行执行。对于低速直接攻击，Node.js只是在事件队列中增加请求，等待回应，因而不会哟偶任何多线程开销，防止恶意攻击。
这种异步事件模式的弊端是不符合开发者的常规线性思路，往往需要把一个完整的逻辑分为一个个事件，怎加了开发和调试难度。