在这一节中,我们将通过解释Windows下异步I/O(利用IOCP实现)的简单例子来探寻从JavaScript代码到系统内核之间都发生了什么。
对于一般的(非异步)回调函数,函数由我们自行调用,如下所示:
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var forEach = function(list, callback){
for(var i=0;i<list.length;i++){
callback(list[i],i,list);
}
};
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对于Node中的异步I/O调用而言,回调函数却不由开发者来调用。那么从我们发出调用后,到回调函数被执行,中间发生了什么呢?事实上,从JavaScript发起调用到内核执行完I/O操作的过渡过程中,存在一种中间产物,它叫做请求对象。
下面我们以最简单的fs.open()方法来作例子,探索Node与底层之间是如何执行异步I/O调用以及回调函数究竟是如何被调用执行的:
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fs.open=function(path, flags, mode, callback){
//...
binding.open(pathModule._makeLong(path),
stringToFlags(flags),
mode,
callback);
};
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fs.open()的作用是根据指定路径和参数去打开一个文件,从而得到一个文件描述符,这是后续所有I/O操作的初始操作。从前面的代码中可以看到,JavaScript层面的代码通过调用C++核心模块进行下层的操作。下图为调用示意图:
![](https://box.kancloud.cn/2016-08-28_57c1cec2afee1.png)
从JavaScript调用Node的核心模块,核心模块调用C++内建模块,内建模块通过libuv进行系统调用,这是Node里经典的调用方式。这里libuv作为封装层,有两个平台实现,实质上是调用了uv_fs_open()方法。在uv_fs_open()的调用过程中,我们创建了一个FSReqWrap请求对象。从JavaScript层传入的参数和当前方法都被封装在这个请求对象中,其中我们最为关注的回调函数则被设置在这个对象的oncomplete_sym属性上:
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req_wrap->object->Set(oncomplete_sym, callback);
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对象包装完毕后,在Windows下,则调用QueueUserWorkItem()方法将这个FSReqWrap对象推入线程池中等待执行,该方法的代码如下所示:
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QueueUserWorkItem(&uv_fs_thread_proc, \
req, \
WT_EXECUTEDEFAULT)
~~~
QueueUserWorkItem()方法接受3个参数:第一个参数是将要执行的方法的引用,这里引用的是uv_fs_thread_proc,第二个参数是uv_fs_thread_proc方法运行时所需要的参数;第三个参数是执行的标志。当线程池中有可用线程时,我们会调用uv_fs_thread_proc()方法。uv_fs_thread_proc()方法会根据传入的参数的类型调用相应的底层函数。以uv_fs_open()为例,实际上调用fs_open()方法。
至此,JavaScript调用立即返回,由JavaScript层面发起的异步调用的第一阶段就此结束。JavaScript线程可以继续执行当前任务的后续操作。当前的I/O操作在线程池中等待执行,不管它是否阻塞I/O,都不会影响到JavaScript线程的后续执行,如此就达到了异步的目的。
请求对象是异步I/O过程中的重要中间产物,所有的状态都保存在这个对象中,包括送入线程池等待执行以及I/O操作完毕后的回调处理。
- 目录
- 第1章 Node 简介
- 1.1 Node 的诞生历程
- 1.2 Node 的命名与起源
- 1.2.1 为什么是 JavaScript
- 1.2.2 为什么叫 Node
- 1.3 Node给JavaScript带来的意义
- 1.4 Node 的特点
- 1.4.1 异步 I/O
- 1.4.2 事件与回调函数
- 1.4.3 单线程
- 1.4.4 跨平台
- 1.5 Node 的应用场景
- 1.5.1 I/O 密集型
- 1.5.2 是否不擅长CPU密集型业务
- 1.5.3 与遗留系统和平共处
- 1.5.4 分布式应用
- 1.6 Node 的使用者
- 1.7 参考资源
- 第2章 模块机制
- 2.1 CommonJS 规范
- 2.1.1 CommonJS 的出发点
- 2.1.2 CommonJS 的模块规范
- 2.2 Node 的模块实现
- 2.2.1 优先从缓存加载
- 2.2.2 路径分析和文件定位
- 2.2.3 模块编译
- 2.3 核心模块
- 2.3.1 JavaScript核心模块的编译过程
- 2.3.2 C/C++核心模块的编译过程
- 2.3.3 核心模块的引入流程
- 2.3.4 编写核心模块
- 2.4 C/C++扩展模块
- 2.4.1 前提条件
- 2.4.2 C/C++扩展模块的编写
- 2.4.3 C/C++扩展模块的编译
- 2.4.2 C/C++扩展模块的加载
- 2.5 模块调用栈
- 2.6 包与NPM
- 2.6.1 包结构
- 2.6.2 包描述文件与NPM
- 2.6.3 NPM常用功能
- 2.6.4 局域NPM
- 2.6.5 NPM潜在问题
- 2.7 前后端共用模块
- 2.7.1 模块的侧重点
- 2.7.2 AMD规范
- 2.7.3 CMD规范
- 2.7.4 兼容多种模块规范
- 2.8 总结
- 2.9 参考资源
- 第3章 异步I/O
- 3.1 为什么要异步I/O
- 3.1.1 用户体验
- 3.1.2 资源分配
- 3.2 异步I/O实现现状
- 3.2.1 异步I/O与非阻塞I/O
- 3.2.2 理想的非阻塞异步I/O
- 3.2.3 现实的异步I/O
- 3.3 Node的异步I/O
- 3.3.1 事件循环
- 3.3.2 观察者
- 3.3.3 请求对象
- 3.3.4 执行回调
- 3.3.5 小结
- 3.4 非I/O的异步API
- 3.4.1 定时器
- 3.5 事件驱动与高性能服务器