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node事件循环和消息队列 分析node事件循环和消息队列

俗的太不一样   2021-06-04 我要评论
想了解分析node事件循环和消息队列的相关内容吗,俗的太不一样在本文为您仔细讲解node事件循环和消息队列的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:node,事件循环,node,消息队列,下面大家一起来学习吧。

什么是异步?

异步和同步应该是经常谈的一个话题了。同步的概念很简单,自上而下依次执行,必须等上边执行完下边才会执行。而异步可以先提交一个命令,中间可以去执行别的事务,而当执行完之后回过头来返回之前的任务。

举个例子:

你很幸运,找了一个漂亮的女朋友,有一天你的女朋友发短信问你晚上看什么电影?但你并不知道看什么,马上打开电脑查了一下近期热播的电影,这其中你女朋友一直在等你,这就是同步

而异步呢?还是你女朋友发短信问你看什么电影,你跟她说: 你先等会吧吧,等我查一下,查好之后你回头打电话告诉了她。这就是异步。

从而我们能看出同步和异步的一些特点:

1.必须发生在两个对象身上。(你和你女朋友)

2.必须发生一些事情。(看电影)

不同的就是:同步就是依次执行,执行完一个之后在执行另一个,直到执行完成,而异步就是先执行一个,可能没有执行完成再去执行另一个,等第一个执行完成后再返回结果

为什么需要异步呢?

答案很明显,为了提高办事的效率,CPU计算速度和磁盘的读写速度差太远了,磁盘供不应求,因此有了计算机的存储系统的分层设计,平衡了效率和成本。可以说懒惰推动人类的进步,任何可以降低花费时间而达到同等功效的方法肯定会被优先采用。

发送短信时等待对方回复的时间纯粹的浪费掉了,CPU写入磁盘等待返回的结果的等待时间也被无情的消耗了,这是一个讲究效率的时代完全不能忍受的,因此让员工一直处于忙碌状态,最大限度的榨取员工价值是老板追求的,让CPU和磁盘都不停的满负荷处理事务也是效率需要的。因此,异步处理出现了。

什么是异步IO?

异步IO是指操作系统提供的IO(数据进出)的能力,比如键盘输入,对应到显示器上会有专门的数据输出接口,这就是我们生活中可见的IO能力;这个接口在向下会进入到操作系统这个层面,在操作系统中,会提供诸多的能力,比如:磁盘的读写,DNS的查询,数据库的连接啊,网络请求的处理,等等;

在不同的操作系统层面,表现的不一致。有的是异步非阻塞的;有的是同步的阻塞的,无论如何,我们都可以看做是上层应用于下层系统之间的数据交互;上层依赖于下层,但是反过来,上层也可以对下层提供的这些能力进行改造;如果这种操作是异步的,非阻塞的,那么这种就是异步非阻塞的异步IO模型;如果是同步的阻塞的,那么就是同步IO模型;

koa就是一个上层的web服务框架,全部由js实现,他有操作系统之间的交互,全部通过nodejs来实现;如nodejs的 readFile就是一个异步非阻塞的接口,readFileSync就是一个同步阻塞接口。

什么是事件循环?

事件循环是指Node.js执行非阻塞I/O操作,尽管JavaScript是单线程的,但由于大多数内核都是多线程的,node.js会尽可能将操作装载到系统内核。因此它们可以处理在后台执行的多个操作。当其中一个操作完成时,内核会告诉Node.js,以便node.js可以将相应的回调添加到轮询队列中以最终执行。也就是说,js是单线程的,但是node运行的时候其实是多线程的。(个人理解)而消息队列是一个先进先出的队列,它里面存放着各种消息。

V8引擎

我们常说的Chrome引擎和nodejs引擎就是V8引擎,他大致由以下组成:

这个引擎由内存堆和调用栈组成,内存堆就是负责进行内存分配,比如变量赋值,调用栈就是代码执行的地方。

调用栈中顺序执行主线程的代码,当调用栈中为空时,js引擎会去消息队列取消息。取到后就执行。JavaScript是单线程的编程语言,意味着它有一个单一的调用栈。因此它只能在同一时间做一件事情。调用栈是一种数据结构,它基本上记录了我们在程序中的什么位置。如果我们步入一个函数中,我们会把这些数据放在堆栈的顶部。如果我们从一个函数中返回,这些数据将会从栈顶弹出。这就是堆栈的用途。调用栈中的每个条目叫做栈帧。堆和栈的区别就是先进先出,一个先进后出。

当js运行时

我们经常使用的一些API并不是js引擎中提供的,例如定时器setTimeout。

它们其实是在浏览器中提供的,也就是运行时提供的,因此,实际上除了JavaScript引擎以外,还有其他的组件。

其中有个组件就是由浏览器提供的,叫Web APIs,像DOM,AJAX,setTimeout等等。

然后还有就是非常受欢迎的事件循环和回调队列。

运行时负责给引擎线程发送消息,只负责生产消息,不负责取消息。

消息队列

主线程在执行过程中遇到了异步任务,就发起函数或者称为注册函数,通过event loop线程通知相应的工作线程(如ajax,dom,setTimout等),同时主线程继续向后执行,不会等待。等到工作线程完成了任务,eventloop线程会将消息添加到消息队列中,如果此时主线程上调用栈为空就执行消息队列中排在最前面的消息,依次执行。

新的消息进入队列的时候,会自动排在队列的尾端。

单线程意味着js任务需要排队,如果前一个任务出现大量的耗时操作,后面的任务得不到执行,任务的积累会导致页面的“假死”。这也是js编程一直在强调需要回避的“坑”。

主线程会循环上述步骤,事件循环就是主线程重复从消息队列中取消息、执行的过程。

需要注意的是 GUI渲染线程与JS引擎是互斥的,当JS引擎执行时GUI线程会被挂起,GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。因此页面渲染都是在js引擎主线程调用栈为空时进行的。

其实 事件循环 机制和 消息队列 的维护是由事件触发线程控制的。

事件触发线程 同样是浏览器渲染引擎提供的,它会维护一个 消息队列。

JS引擎线程遇到异步(DOM事件监听、网络请求、setTimeout计时器等...),会交给相应的线程单独去维护异步任务,等待某个时机(计时器结束、网络请求成功、用户点击DOM),然后由 事件触发线程 将异步对应的 回调函数 加入到消息队列中,消息队列中的回调函数等待被执行。

同时,JS引擎线程会维护一个 执行栈,同步代码会依次加入执行栈然后执行,结束会退出执行栈。

如果执行栈里的任务执行完成,即执行栈为空的时候(即JS引擎线程空闲),事件触发线程才会从消息队列取出一个任务(即异步的回调函数)放入执行栈中执行。


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