web前端开发nodejs基本原理_前端培训

　　一. nodejs背景

　　先来说说nodejs最常被提到的几个关键词，“单线程”，“非阻塞异步IO”，“事件循环”。接下来主要来通过这几个关键字总结一下nodejs的内在原理，以及引申出的一些问题。

　　二. nodejs是单线程吗？

　　如果说nodejs是单线程语言，可以想象一下，一个单实例的nodejs的服务器同时接受100个用户请求时，第100个用户的请求要等前面99的用户【关注尚硅谷，轻松学IT】处理完成才能得到处理，如果每个用户的请求要0.3秒，第100个用户需要30秒的等待，这显然和我们的实际情况并不符合，所以说，nodejs并不是单纯的单线程。

　　那为什么说nodejs是单线程语言呢？而是因为nodejs中javascript代码的执行是单线程，怎么理解这句话，看下面代码。

　　console.log('javascript start');

　　setTimeout(()=>{

　　console.log('javascript setTimeout');

　　}, 2000);

　　const now = Date.now();

　　while(Date.now() < now + 4000) {}

　　console.log('javascript end');

　　执行结果：

　　$ node index.js

　　javascript start

　　javascript end

　　javascript setTimeout

　　上面的代码中，setTimeout的回调代码在while执行4秒期间，计时器已经是过了两秒的，而'javascript setTimeout'这一句打印却在'javascript end'之后，即使计时器在两秒后回调代码应该被执行时，因为javascript的线程处于非空闲状态，而不能输出'javascript setTimeout'，javascript代码是单线程这样理解。

　　三. nodejs的异步IO

　　再拿上面的例子来看，当100个用户请求同时被接受到时，当需要IO(网络IO/文件IO)操作时，单线程的javascript并不会停下来等待IO操作完成，而是“事件驱动”开始介入，javascript执行线程继续执行未完的javascript代码，当执行完成后该线程处于空闲状态，可以看下面这一段代码示例。

　　// http.js

　　const http = require('http');

　　const fs = require('fs');

　　let num = 0;

　　http.createServer((req, res) => {

　　console.log('request id: %d, time:', num++, Date.now());

　　fs.readFile('./test.txt', ()=> {

　　res.end('response');

　　}).listen(9007, ()=>{

　　console.log('server start, 127.0.0.1:9007');

　　// req.js

　　const http = require('http');

　　for(let i=0; i<100; i++) {

　　http.get('http://127.0.0.1:9007', (res)=>{

　　res.on("data",(data)=>{

　　console.log('response time:', Date.now())

　　// console.log('data', data.toString())

　　}).on('error', (err)=>{

　　console.log('error', err);

　　node http.js // 启动服务器

　　node req.js // 发起100个请求

　　可以看出100个请求均是在请求返回之前非常短的时间都被得到了处理，而返回则均在请求之后，并非请求按接收顺序依次等待各个IO得到处理后依次返回。

　　四. 事件循环

　　说到事件循环，在上面的请求中，100个请求的都在非常短的时间得到了处理，而后请求又各自得到了回复，可以思考一下，javascript已经执行到了第100个请求，而第1个请求才得到回复，而第一个请求的栈信息没有丢失，说明第一个请求的请求栈信息被记录了，这一过程便是注册IO事件。

　　从上面注册事件后，事件循环得到激活，对于上面代码中fs.readFile这个读文件IO则开始真正执行，而这时候IO的执行跟javascript代码的执行便没有关系了，【关注尚硅谷，轻松学IT】由nodejs底层libuv提供的线程池接收该文件IO执行工作，该线程池默认大小为4，可以通过环境变量process.env.UV_THREADPOOL_SIZE在启动的时候进行调整，但是最大不能超过1024个，有兴趣的可以查看线程池源码；由上可以看出nodejs内部实际是多进程并行工作的，而是利用事件循环做了封口处理。

　　再来说说事件循环，上面示例中fs.readFile读文件时，如何知道这个读操作完成了呢？可以思考一下，读操作是线程池来控制执行的，在该线程执行前，先在注册事件的内存中初始化一个状态是“执行中”，并且事件循环也已经被激活，开始轮询等待执行结果，当执行IO的线程在执行完之后，再通过底层的异步IO接口(epoll_wait/IOCP)进行通知到初始注册的任务队列内存进行变更状态，事件循环轮询到状态变成“已完成”，这时候在IO事件注册时注入的回调函数得到执行权，javascript线程开始工作，整个异步过程完毕。

　　可以看看事件循环里面都要经过哪些步骤，如何称为事件循环。

　　可以看一下英文原版的解释，事件循环解释

　　翻译过来：

　　**阶段概览**

　　timers：这个阶段执行setTimeout() 和 setInterval()中到期的回调函数

　　I/O callbacks：执行所有除了setTimeout() ，setInterval()，close事件，setImmediate的其他回调函数

　　idle, prepare：仅内部使用

　　poll：获取新的I/O 事件，在适当的条件下nodejs会阻塞在这个阶段

　　check：setImmediate的回调函数在这里被调用

　　close callbacks：像socket.on("close",func)这一类执行close事件的回调

　　如上内容难免会有错误或者认识偏差，如有问题，希望大家留言指正，以免误人。如果对你有帮助不要忘了分享给你的朋友哦！也可以关注作者，查看历史文章并且关注最新动态，助你早日成为一名全栈工程师！