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node.js 学习社区
新手入门:理解Node.js的异步非阻塞I/O模型

逃命的小猫

2014-12-20 10:09

今天.NET老师在课堂上吹捧多线程编程,我就想为单线程抱个不平,因为Node的单线程异步非阻塞I/O模型,演绎了单线程编程的神话。

阻塞I/O
程序执行过程中必然要进行很多I/O操作,读写文件、输入输出、请求响应等等。I/O操作时最费时的,至少相对于代码来说,在传统的编程模式中,举个例子,你要读一个文件,整个线程都暂停下来,等待文件读完后继续执行。换言之,I/O操作阻塞了代码的执行,极大地降低了程序的效率。

下面是是一个C#读文件的例子:

private string ReadTxtToStr(string filename)
{   
    //打开文件,打开期间其他代码停止执行,直到完成打开后继续执行代码。   
    FileStream fs = File.Open(filename, FileMode.Open);    
    Console.WriteLine("我被打开文件阻塞了。");    
    StreamReader sr = new StreamReader(fs);    
    //读取文件,读取期间其他代码停止执行,直到完成读取后继续执行代码。    
    string str=sr.ReadToEnd();    
    Console.WriteLine("我被读取文件阻塞了。");    
    return str;
}

在上述代码中,两个Console.WriteLine()虽然会被执行,但是却被无辜地阻塞一段时间。理论上,如果读取这个文件需要10秒,我们就浪费了10秒在I/O等待中(实际程序运行中有很大一部分时间是浪费在I/O等待上的),在码农眼里这可是天文数字。
Having asynchronous I/O is good, because I/O is more expensive than most code and we should be doing something better than just waiting for I/O.
非阻塞I/O
理解了阻塞I/O,非阻塞I/O就好理解。非阻塞I/O是程序执行过程中,I/O操作不会阻塞程序的执行,也就是在I/O操作的同时,继续执行其他代码(这得益于Node的事件循环机制)。在I/O设备效率还远远低于CPU效率的时代,这种I/O模型(非阻塞I/O)为程序带来的性能上的提高是非常可观的。

好,下面感受一下怎么用Node.js实现非阻塞I/O,继续读文件,看码:

var fs = require("fs");
fs.readFile("./testfile", "utf8", function(error, file) {  
     if (error) throw error;  
     console.log("我读完文件了!");
});
console.log("我不会被阻塞!");

复制上面代码保存为test.js,并在同一目录下新建一个名为testfile的文件,用node命令运行test.js,你将看到以下输出:

    我不会被阻塞!

    我读完文件了!

这显然不符合传统的程序执行顺序,注意,这就是Node.js的非阻塞I/O了。

首先解释下面程序,如果你熟悉JavaScript,请忽略。

var fs = require("fs");

以上代码:引入Node.js内置的File System文件系统模块fs。require()相当与Java的import,C++的include。

fs.readFile("./testfile", "utf8", function(error, file) { 
    if (error) throw error; 
    console.log("我读完文件了!");
});

以上代码:进行I/O操作,给readFile绑定一个回调函数function(error,file){},并在读取testfile完成后执行回调函数。期间,后面的代码继续执行,不受I/O阻塞。

这就是为什么先看到“我不会被阻塞!”而后看到“我读完文件了!”的缘故。

Node.js事件轮询机制(event loop)
《Node入门》推荐我们去读一下Mixu的一篇关于事件轮询的博文,的确值得一读,我英语一般,开着词典还能勉强看,略懂吧。

Mixu说的最经典的一句话:

Everything runs in parallel except your code!

(在Node中)除了代码,一切都是并行的!

理解这句话,再去学Node,也就事半功倍了!

原文引自:http://cnodejs.org/topic/4f50dd9798766f5a610b808a

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