Nodejs之路：异步I/O的过程

对于Node中的异步I/O调用，从发出调用到回调执行，看起来像普通的js异步，但是流程却和普通js那些消息队列完全不同，整个过程经历了哪些？

下面以Windows平台下为例：

一，异步调用第一阶段：

1，首先JavaScript调用Node的核心模块，核心模块再调用C++内建模块，内建模块通过libuv进行系统调用。（这里的libuv是抽象封装层，使得平台兼容性的判断都由这一层来实现，并保证上层的Node与下层的自定义线程及IOCP之间互相独立。Node在编译期间会判断平台条件，选择性编译unix目录或是win目录下的源文件到目标程序中。）

内建模块调用过程中，会创建一个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，而回调函数则被设置在这个请求对象的oncomplete_sym属性上。

2，对象包装完毕后，在Windows下，则调用QueueUserWorkItem()方法将这个FSReqWrap请求对象推入线程池中等待执行，该方法使用代码如下：

QueueUserWorkItem( &uv_fs_thread_proc, req, WT_EXECUTEDEFAULT )

这个方法接收三个参数，第一个是将要执行的方法的引用，这里的例子是uv_fs_thread_proc，这里实际上就是要执行的I/O操作实际对应的方法，第二个是执行这个方法运行时所需的参数，第三个是执行的标志。

3，当线程池中有可用线程时，就会调用这个引用方法，这里就是uv_fs_thread_proc()方法，这个方法会根据传入参数的类型调用相应的底层函数。

至此，JavaScript调用立即返回，可以继续执行当前任务的后续任务，当前的I/O操作在线程池中等待执行，不会影响到JavaScript线程的后续执行，如此达到异步的目的。

第一部分关键就是这个请求对象，它是异步I/O过程中重要的中间产物，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。

二，第二阶段

1，线程池中的I/O操作调用完毕之后，会将获取的结果存储在req -> result属性上，然后调用PostQueueCompletionStatus()通知IOCP，告知当前对象操作完成。这个PostQueueCompletionStatus方法的作用是向IOCP提交执行状态，并将线程归还线程池。

2，而提交的这个执行状态，可以通过GetQueueCompletionStatus()获取，很好理解，一个post，一个get，而谁来调用这个get方法呢？就是事件循环中的I/O观察者。每次事件循环，它会调用IOCP相关的GetQueueCompletionStatus方法检查线程池中是否有执行完的请求，如果存在，会将请求对象加入到I/O观察者的队列中，然后将其当做事件处理。

3，I/O观察者回调函数的行为就是取出请求对象的result属性作为参数，取出oncomplete_sym属性作为方法，然后调用执行，以此达到调用回调函数的目的。

以上就是完整的从开始调用异步I/O，到执行完毕后调用回调函数的整个过程。

总结：

上面的一些对象名、函数名、属性名比较多，且长，这里大概讲一下，不需要死记这些名词。

异步调用发起，把异步I/O、参数、状态等，以及最重要的回调函数封装进一个请求对象，然后将这个请求对象推入线程池等待执行，如果线程池中有可用的线程，就执行请求对象中的I/O操作实际对应的方法，参数也从里面拿，执行完成后，将结果放在请求对象中，然后调用一个postbalabala方法，通知IOCP调用完成了并且归还线程。而事件循环的过程中，I/O观察者会不断地轮询是否有可用的请求对象，具体方式就是调用一个getbalabala方法来查看执行状态，如果有了就表示有I/O任务执行完成了，那么就调用请求对象里的回调函数和执行结果，然后继续轮询。

所谓的事件驱动，其实本质上面已经介绍过了，即通过主循环加事件触发的方式来运行程序。简单来说，当进来一个新的请求的时，请求将会被压入队列中，然后通过一个循环来检测队列中的事件状态变化，如果检测到有状态变化的事件，那么就执行该事件对应的处理代码，一般都是回调函数。这个请求就是上面提到的请求对象。

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2019.03.07

同步和异步看主线程，阻塞和非阻塞看I/O线程

以上两张图截选自朴灵老师的深入浅出nodejs，图一是整个异步IO的流程，图二也是异步IO，只是少一个事件循环的流程图；

我们刚刚说同步异步看主线程，就是图二里的异步调用那个模块和图一里的主线程；但是我们要注意，node始终是单线程，也就是说在每一个线程上都是按顺序执行。当我们有异步调用发生时，比如有100个异步调用，也是完全按顺序执行，只不过每次调用，会很快的结束（三个步骤：封装请求对象，设置参数和回调，推入线程池），然后开始下一次调用（继续三步骤），如果是同步的，那么下一次调用一定要等上一次调用有结果返回了，才会进行。就像我们之前一篇随笔说的，异步和同步的区别在于消息通知是主动还是被动，是主动去关心还是根本不关心。

那我们再来看阻塞和非阻塞，当线程池有可用的线程时，（待续）

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