Node.js 指南(阻塞与非阻塞概述)

更新于 2018-11-15  约 6 分钟

阻塞与非阻塞概述

此概述介绍了Node.js中阻塞与非阻塞调用之间的区别,此概述将引用事件循环和libuv,但不需要事先了解这些主题,假设读者对JavaScript语言和Node.js回调模式有基本的了解。

“I/O”主要指与libuv支持的系统的磁盘和网络的交互。

阻塞

阻塞是指在Node.js进程中执行其他JavaScript必须等到非JavaScript操作完成,发生这种情况是因为在发生阻塞操作时,事件循环无法继续运行JavaScript。

在Node.js中,由于CPU密集而不是等待非JavaScript操作而表现出较差性能的JavaScript,例如I/O,通常不称为阻塞。Node.js标准库中使用libuv的同步方法是最常用的阻塞操作,原生模块也可能具有阻塞方法。

Node.js标准库中的所有I/O方法都提供非阻塞的异步版本,并接受回调函数,某些方法还具有对应的阻塞方法,其名称以Sync结尾。

比较代码

阻塞方法同步执行,非阻塞方法异步执行。

以文件系统模块为例,这是一个同步读取文件的方法:

const fs = require('fs');
const data = fs.readFileSync('/file.md'); // blocks here until file is read

这是一个等效的异步示例:

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err;
});

第一个示例看起来比第二个示例更简单,但缺点是第二行阻止执行任何其他JavaScript,直到读取整个文件,请注意,在同步版本中,如果抛出错误,则需要捕获它,否则进程将崩溃,在异步版本中,由作者决定是否应该如图所示抛出错误。

让我们稍微扩展一下我们的例子:

const fs = require('fs');
const data = fs.readFileSync('/file.md'); // blocks here until file is read
console.log(data);
// moreWork(); will run after console.log

这是一个类似但不等同的异步示例:

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});
// moreWork(); will run before console.log

在上面的第一个示例中,将在moreWork()之前调用console.log,在第二个示例中,fs.readFile()是非阻塞的,因此JavaScript执行可以继续,并且将首先调用moreWork(),在不等待文件读取完成的情况下运行moreWork()的能力是一个关键的设计选择,可以提高吞吐量。

并发和吞吐量

Node.js中的JavaScript执行是单线程的,因此并发性是指事件循环在完成其他工作后执行JavaScript回调函数的能力,任何预期以并发方式运行的代码都必须允许事件循环继续运行,因为非JavaScript操作(如I/O)正在发生。

作为一个例子,让我们考虑这样一种情况:每个Web服务器请求需要50ms才能完成,50ms中的45ms是可以异步完成的数据库I/O,选择非阻塞异步操作可以释放每个请求45毫秒来处理其他请求,仅通过选择使用非阻塞方法而不是阻塞方法,这是容量的显着差异。

事件循环不同于许多其他语言中的模型,其中可以创建其他线程来处理并发工作。

混合阻塞和非阻塞代码的危险

处理I/O时应该避免一些模式,我们来看一个例子:

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});
fs.unlinkSync('/file.md');

在上面的例子中,fs.unlinkSync()很可能在fs.readFile()之前运行,这会在实际读取之前删除file.md,写一个更好的方法是完全无阻塞并保证以正确的顺序执行:

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (readFileErr, data) => {
  if (readFileErr) throw readFileErr;
  console.log(data);
  fs.unlink('/file.md', (unlinkErr) => {
    if (unlinkErr) throw unlinkErr;
  });
});

上面在fs.readFile()的回调中对fs.unlink()进行了非阻塞调用,这保证了正确的操作顺序。

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