如何发挥NodeJS单线程异步非阻塞I/O性能优势

发布网友发布时间：2022-04-21 08:45

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热心网友时间：2022-04-22 12:02

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！