Node异步I/O相关知识点(二)

当今社会，技术的作用已经越来越明显，未来社会中，谁掌握了先进的技术，谁就可以呼风唤雨。

前情回顾

上篇文章主要分享了异步I/O的阻塞，非阻塞问题，因为它们会对系统的性能有所影响。今天主要聊一下Node异步I/O中的事件循环和JS中的事件循环。

JS的并发模型和事件循环

JavaScript有个基于事件循环的并发模型，事件循环负责执行代码、收集和处理事件以及执行队列中的子任务，这个模型和其他语言截然不同。

想要理解这个模型，需要先理解这几个概念堆(heap),栈(stack),队列。在JS中,堆内存的作用在于提供引用类型的存储空间。栈内存的作用有两个:1,存放基本数据类型。2,提供代码的运行环境。提供运行环境其实是函数的调用形成了一个多帧组成的栈。如图(这个图有点秀,不要在意这些细节):

事件循环模型

看下面的代码:

function foo(b){
  let a = 10;
  return a+b;
}
function bar(x){
  return foo(x*y)
}
console.log(bar(7))

当调用bar()的时候，第一帧被压入栈中，包含了bar的参数和局部变量。当bar调用foo时，第二帧创建并压入栈中，放在第一帧上面，帧中包含foo的参数和局部变量。当foo执行完成后，第二帧就被弹出。当bar执行完成后，第一帧也被弹出，栈就清空了。

需要注意的是，一个JavaScript运行时包含了一个带处理消息的消息队列。每个消息都关联一个用于处理这个消息的回调函数。这个可以理解为上图底部的message。

在js事件循环的某个时刻，运行时会从最先进入队列的消息开始处理队列中的消息。被处理的消息会被移出队列，并作为输入参数来调用与之关联的函数。

函数的处理会一直进行到执行栈再次为空为止，然后事件循环队列会处理队列中的下一个消息。

事件循环的实现代码大致如下:

while(queue.waitForMessage()){
  queue.processNextMessage()
}

queue.processNextMessage()会同步等待消息的到达。每个消息完整的执行完成后,其他消息才会被执行。

那么,消息是什么?这里可以理解为事件的回调函数。在浏览器中，每个事件发生并且有一个事件监听器绑定在该事件上时，一个消息就会被添加到消息队列。如果没有事件监听器，这个事件就会丢失。所以当一个带有点击事件处理器的元素被点击时，就会像其他事件一样产生一个类似的消息。

再说一下setTimeout,setTimeout函数接受两个参数：待加入队列的消息(即回调函数)和一个时间值。这个时间值代表的是这个消息(回调函数)被实际加到消息队列的最小延迟时间。如果队列中没有其他消息且执行栈为空，在这段时间过去后，消息会马上处理。但是如果有其他消息，setTimeout必须等到其他消息处理完成。所以，setTimeout的第二个参数仅仅代码最少延迟时间，并非确切的时间。

const s = new Date().getSeconds();
setTimeout(function(){
  console.log('run after '+ (new Date().getSeconds()-s) + 'seconds');

},500)

while(true){
  if(new Date().getSeconds()-s>=2){
    console.log('looped for 2 seconds')
    break;
  }
}
// looped for 2 seconds
// run after 2 seconds

可以看到执行代码后先输出了 looped for 2 seconds,然后输出run after 2 seconds。因为代码执行到setTimeout，发现他是一个消息，将它加入到了队列中，队列清空后，才又开始处理这个消息。

Node异步IO中的事件循环

Node自身的执行模型也叫事件循环。在进程启动时，Node会创建一个类似while(true)的循环，每执行一次循环体的过程被称为Tick。Tick的过程就是查看是否有事件待处理，如果有，就取出事件及其相关的回调函数。有关联的回调函数就执行它们。然后开始下个循环，如果没有事件，就退出进程。

那么在每次Tick的过程中，如何判断是否还有事件需要处理呢？这里就引入了观察者，个人的理解就是观察者模式，并且有可能Vue的实现也是借鉴了Node的这个理念。

非I/O的异步API

在面试的时候有时会问到异步的问题，最多的是promise相关的问题。涉及到的有setTimeout,process.nextTick,setImmediate相关的宏任务与微任务的问题。这几个实际上是Node里的几个非I/O的异步API。

setTimeout()和setInterval()与浏览器中的API是一致的，分别用于单次和多次定时执行任务。它们的实现原理与异步I/O比较类似，只是不需要I/O线程池的参与。调用setTimeout()或者setInterval()创建的定时器会被插入到定时器观察者内部的一个红黑树中。每次Tick执行时，会从该红黑树中迭代取出定时器对象，检查是否超过定时时间，如果超过，就形成一个事件，它的回调函数将立即执行。

总结

• js中的事件循环机制
• Node中的事件循环

javascript基础知识总结