分析node事件循環和消息隊列

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什麼是異步？

異步和同步應該是經常談的一個話題瞭。同步的概念很簡單，自上而下依次執行，必須等上邊執行完下邊才會執行。而異步可以先提交一個命令，中間可以去執行別的事務，而當執行完之後回過頭來返回之前的任務。

舉個例子：

你很幸運，找瞭一個漂亮的女朋友，有一天你的女朋友發短信問你晚上看什麼電影？但你並不知道看什麼，馬上打開電腦查瞭一下近期熱播的電影，這其中你女朋友一直在等你，這就是同步

而異步呢？還是你女朋友發短信問你看什麼電影，你跟她說： 你先等會吧吧，等我查一下，查好之後你回頭打電話告訴瞭她。這就是異步。

從而我們能看出同步和異步的一些特點：

1.必須發生在兩個對象身上。（你和你女朋友）

2.必須發生一些事情。（看電影）

不同的就是：同步就是依次執行，執行完一個之後在執行另一個，直到執行完成，而異步就是先執行一個，可能沒有執行完成再去執行另一個，等第一個執行完成後再返回結果

為什麼需要異步呢？

答案很明顯，為瞭提高辦事的效率，CPU計算速度和磁盤的讀寫速度差太遠瞭，磁盤供不應求，因此有瞭計算機的存儲系統的分層設計，平衡瞭效率和成本。可以說懶惰推動人類的進步，任何可以降低花費時間而達到同等功效的方法肯定會被優先采用。

發送短信時等待對方回復的時間純粹的浪費掉瞭，CPU寫入磁盤等待返回的結果的等待時間也被無情的消耗瞭，這是一個講究效率的時代完全不能忍受的，因此讓員工一直處於忙碌狀態，最大限度的榨取員工價值是老板追求的，讓CPU和磁盤都不停的滿負荷處理事務也是效率需要的。因此，異步處理出現瞭。

什麼是異步IO？

異步IO是指操作系統提供的IO（數據進出）的能力，比如鍵盤輸入，對應到顯示器上會有專門的數據輸出接口，這就是我們生活中可見的IO能力；這個接口在向下會進入到操作系統這個層面，在操作系統中，會提供諸多的能力，比如：磁盤的讀寫，DNS的查詢，數據庫的連接啊，網絡請求的處理，等等；

在不同的操作系統層面，表現的不一致。有的是異步非阻塞的；有的是同步的阻塞的，無論如何，我們都可以看做是上層應用於下層系統之間的數據交互；上層依賴於下層，但是反過來，上層也可以對下層提供的這些能力進行改造；如果這種操作是異步的，非阻塞的，那麼這種就是異步非阻塞的異步IO模型；如果是同步的阻塞的，那麼就是同步IO模型；

koa就是一個上層的web服務框架，全部由js實現，他有操作系統之間的交互，全部通過nodejs來實現；如nodejs的 readFile就是一個異步非阻塞的接口，readFileSync就是一個同步阻塞接口。

什麼是事件循環？

事件循環是指Node.js執行非阻塞I/O操作，盡管JavaScript是單線程的,但由於大多數內核都是多線程的，node.js會盡可能將操作裝載到系統內核。因此它們可以處理在後臺執行的多個操作。當其中一個操作完成時，內核會告訴Node.js，以便node.js可以將相應的回調添加到輪詢隊列中以最終執行。也就是說，js是單線程的，但是node運行的時候其實是多線程的。（個人理解）而消息隊列是一個先進先出的隊列，它裡面存放著各種消息。

V8引擎

我們常說的Chrome引擎和nodejs引擎就是V8引擎，他大致由以下組成：

這個引擎由內存堆和調用棧組成，內存堆就是負責進行內存分配，比如變量賦值，調用棧就是代碼執行的地方。

調用棧中順序執行主線程的代碼，當調用棧中為空時，js引擎會去消息隊列取消息。取到後就執行。JavaScript是單線程的編程語言，意味著它有一個單一的調用棧。因此它隻能在同一時間做一件事情。調用棧是一種數據結構，它基本上記錄瞭我們在程序中的什麼位置。如果我們步入一個函數中，我們會把這些數據放在堆棧的頂部。如果我們從一個函數中返回，這些數據將會從棧頂彈出。這就是堆棧的用途。調用棧中的每個條目叫做棧幀。堆和棧的區別就是先進先出，一個先進後出。

當js運行時

我們經常使用的一些API並不是js引擎中提供的，例如定時器setTimeout。

它們其實是在瀏覽器中提供的，也就是運行時提供的，因此，實際上除瞭JavaScript引擎以外，還有其他的組件。

其中有個組件就是由瀏覽器提供的，叫Web APIs，像DOM，AJAX，setTimeout等等。

然後還有就是非常受歡迎的事件循環和回調隊列。

運行時負責給引擎線程發送消息，隻負責生產消息，不負責取消息。

消息隊列

主線程在執行過程中遇到瞭異步任務，就發起函數或者稱為註冊函數，通過event loop線程通知相應的工作線程（如ajax，dom，setTimout等），同時主線程繼續向後執行，不會等待。等到工作線程完成瞭任務，eventloop線程會將消息添加到消息隊列中，如果此時主線程上調用棧為空就執行消息隊列中排在最前面的消息，依次執行。

新的消息進入隊列的時候，會自動排在隊列的尾端。

單線程意味著js任務需要排隊，如果前一個任務出現大量的耗時操作，後面的任務得不到執行，任務的積累會導致頁面的“假死”。這也是js編程一直在強調需要回避的“坑”。

主線程會循環上述步驟，事件循環就是主線程重復從消息隊列中取消息、執行的過程。

需要註意的是 GUI渲染線程與JS引擎是互斥的，當JS引擎執行時GUI線程會被掛起，GUI更新會被保存在一個隊列中等到JS引擎空閑時立即被執行。因此頁面渲染都是在js引擎主線程調用棧為空時進行的。

其實 事件循環 機制和 消息隊列 的維護是由事件觸發線程控制的。

事件觸發線程 同樣是瀏覽器渲染引擎提供的，它會維護一個 消息隊列。

JS引擎線程遇到異步（DOM事件監聽、網絡請求、setTimeout計時器等…），會交給相應的線程單獨去維護異步任務，等待某個時機（計時器結束、網絡請求成功、用戶點擊DOM），然後由 事件觸發線程 將異步對應的 回調函數 加入到消息隊列中，消息隊列中的回調函數等待被執行。

同時，JS引擎線程會維護一個 執行棧，同步代碼會依次加入執行棧然後執行，結束會退出執行棧。

如果執行棧裡的任務執行完成，即執行棧為空的時候（即JS引擎線程空閑），事件觸發線程才會從消息隊列取出一個任務（即異步的回調函數）放入執行棧中執行。

以上就是分析node事件循環和消息隊列的詳細內容，更多關於node事件循環和消息隊列的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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