Nodejs 异步式 I/O 与事件式编程

Node.js 最大的特色就是异步式 I/O(或者非阻塞 I/O)与事件紧密结合的编程模式。这 种模式与传统的同步式 I/O 线性的编程思路有很大的不一样,由于控制流很大程度上要靠事件 和回调函数来组织,一个逻辑要拆分为若干个单元

什么是阻塞(block)呢?线程在执行中若是遇到磁盘读写或网络通讯(统称为 I/O 操做), 一般要耗费较长的时间,这时操做系统会剥夺这个线程的 CPU 控制权,使其暂停执行,同 时将资源让给其余的工做线程,这种线程调度方式称为 阻塞。当 I/O 操做完毕时,操做系统 将这个线程的阻塞状态解除,恢复其对CPU的控制权,令其继续执行。这种 I/O 模式就是通 常的同步式 I/O(Synchronous I/O)或阻塞式 I/O (Blocking I/O)。 4

相应地,异步式 I/O (Asynchronous I/O)或非阻塞式 I/O (Non-blocking I/O)则针对 全部 I/O 操做不采用阻塞的策略。当线程遇到 I/O 操做时,不会以阻塞的方式等待 I/O 操做 的完成或数据的返回,而只是将 I/O 请求发送给操做系统,继续执行下一条语句。当操做 系统完成 I/O 操做时,以事件的形式通知执行 I/O 操做的线程,线程会在特定时候处理这个 事件。为了处理异步 I/O,线程必须有事件循环,不断地检查有没有未处理的事件,依次予 以处理。

阻塞模式下,一个线程只能处理一项任务,要想提升吞吐量必须经过多线程。而非阻塞 模式下,一个线程永远在执行计算操做,这个线程所使用的 CPU 核心利用率永远是 100%, I/O 以事件的方式通知。在阻塞模式下,多线程每每能提升系统吞吐量,由于一个线程阻塞 时还有其余线程在工做,多线程可让 CPU 资源不被阻塞中的线程浪费。而在非阻塞模式 下,线程不会被 I/O 阻塞,永远在利用 CPU。多线程带来的好处仅仅是在多核 CPU 的状况 下利用更多的核,而Node.js的单线程也能带来一样的好处。这就是为何 Node.js 使用了单 线程、非阻塞的事件编程模式

回调函数

//readfile.js

var fs = require('fs');
fs.readFile('file.txt', 'utf-8', function(err, data) {

if (err) { console.error(err);

} else { console.log(data);

} });

 console.log('end.'); 

运行的结果以下:

 end. Contents of the file. 

看到没有各位 先输出end 后才输出内容，为何这样啊？由于是异步非阻塞的。function就是一个回调函数 。在 Node.js 中,异步式 I/O 是经过回调函数来实现的

fs.readFile 调用时所作的工做只是将异步式 I/O 请求发送给了操做系统,而后当即返回并执行后面的语句,执行完之后进入事件循环监听事件。当 fs 接收到 I/O 请求完成的事件时,事件循环会主动调用回调函数以完成后续工做。所以咱们会先看到 end.,再看到file.txt 文件的内容

Node.js 中,并非全部的 API 都提供了同步和异步版本。Node.js 不鼓励使用同步IO

Node.js 的事件循环机制

Node.js 在何时会进入事件循环呢?答案是 Node.js 程序由事件循环开始,到事件循环结束,全部的逻辑都是事件的回调函数,因此 Node.js 始终在事件循环中,程序入口就是事件循环第一个事件的回调函数。事件的回调函数在执行的过程当中,可能会发出 I/O 请求或直接发射(emit)事件,执行完毕后再返回事件循环,事件循环会检查事件队列中有没有未处理的事件,直到程序结束

模块和包

什么是模块？

模块是 Node.js 应用程序的基本组成部分,文件和模块是一一对应的。换言之,一个 Node.js 文件就是一个模块,这个文件多是 JavaScript 代码、JSON 或者编译过的 C/C++ 扩展

建立及加载模块

在 Node.js 中,建立一个模块很是简单,由于一个文件就是一个模块,咱们要关注的问 题仅仅在于如何在其余文件中获取这个模块

建立模块 module.js

var name;

exports.setName = function(mName){

name = mName;

};

exports.sayHello = function() {

console.log('Hello,' + name);

};

建立runModule.js里面代码以下：

var module = require('./module.js');

module.setName('greenboy');

module.sayHello();

在shell里面运行node runModule.js 产生结果以下：

朋友 想一想 如果我在一个js文件里面屡次调用 require(‘./module’); 并将其分别赋值给变量，第二次执行完毕后，结果是什么呢？

以下建立loadModule.js文件代码：

var test01 = require('./module');

test01.setName('test01');

var test02 = require('./module');

test02.setName('test02');

test01.sayHello();

有点相似于建立一个对象,但实际上和对象又有本质的区别,由于 require 不会重复加载模块,也就是说不管调用多少次 require,得到的模块都是同一个,后面建立的确定将前面的给覆盖掉。

建立singleobject.js文件

function Hello() {

var name;

this.setName = function(nName){

name = nName;

};

this.sayHello = function() {

console.log('Hello ' + name);

};

};

exports.Hello = Hello;

引入的时候就须要使用 require('./singleObject').Hello

可使用下面的方法简化 建立hello.js

function Hello() {

var name;

this.setName = function(nName){

name = nName;

};

this.sayHello = function() {

console.log('Hello ' + name);

};

};

module.exports = Hello;

建立getHelllo.js 以下：

//var Hello = require('./hello');

var Hello = require('./singleObject').Hello;

var Hello2 = require('./singleObject').Hello;

hello = new Hello();

hello.setName('hello1');

hello2 = new Hello2();

hello2.setName('hello2');

hello.sayHello();

hello2.sayHello();

能够取消注释进行来回验证:

这个时候的值一直都相似对象，想一想为何？由于js里面的闭包机制，每次访问都是一个闭包，访问函数内的变量。

事实上,exports 自己仅仅是一个普通的空对象,即 {},它专门用来声明接口,本 质上是经过它为模块闭包1的内部创建了一个有限的访问接口。不能够经过对 exports 直接赋值代替对 module.exports 赋值。 exports 实际上只是一个和 module.exports 指向同一个对象的变量, 它自己会在模块执行结束后释放,但 module 不会,所以只能经过指定 module.exports 来改变访问接口。

建立包

Node.js 对包的要求 ： 只要顶层目录下有 package.json,并符合一些规范 便可

package.json 是 CommonJS 规定的用来描述包的文件,彻底符合规范的 package.json 文 件应该含有如下字段。

 name:包的名称,必须是惟一的,由小写英文字母、数字和下划线组成,不能包含 空格。

 description:包的简要说明。

 version:符合语义化版本识别1规范的版本字符串。

 keywords:关键字数组,一般用于搜索。

 maintainers:维护者数组,每一个元素要包含 name、email (可选)、web (可选)

字段。

 contributors:贡献者数组,格式与maintainers相同。包的做者应该是贡献者

数组的第一个元素。

 bugs:提交bug的地址,能够是网址或者电子邮件地址。

 licenses:许可证数组,每一个元素要包含 type (许可证的名称)和 url (链接到许可证文本的地址)字段

 repositories:仓库托管地址数组,每一个元素要包含 type(仓库的类型,如 git )、url (仓库的地址)和 path (相对于仓库的路径,可选)字段

 dependencies:包的依赖,一个关联数组,由包名称和版本号组成

下面是个完整的例子：

{

"name": "mypackage",

"description": "Sample package for CommonJS. This package demonstrates the required

elements of a CommonJS package.",

"version": "0.7.0",

"keywords": [

"package",

"example" ],

"maintainers": [

{

"name": "Bill Smith",

"email": "bills@example.com",

}

],

"contributors": [

{

"name": "BYVoid",

"web": "http://www.byvoid.com/"

} ],

"bugs": {

"mail": "dev@example.com",

"web": "http://www.example.com/bugs"

},

"licenses": [

{

"type": "GPLv2",

"url": "http://www.example.org/licenses/gpl.html"

} ],

"repositories": [

{

"type": "git",

"url": "http://github.com/BYVoid/mypackage.git"

}

],

"dependencies": {

"webkit": "1.2",

"ssl": {

"gnutls": ["1.0", "2.0"],

"openssl": "0.9.8"

}

} }