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阻塞对比非阻塞一览

本文介绍了在 Node.js 中 阻塞非阻塞 调用的区别。本文涉及事件循环和 libuv ,但不必对其有事先了解。我们假定读者对于 JavaScript 语言和 Node.js 的回调机制有一个基本的了解。

"I/O" 主要指由libuv支持的,与系统磁盘和网络之间的交互。

阻塞

阻塞 是指在 Node.js 程序中,其它 JavaScript 语句的执行,必须等待一个非 JavaScript 操作完成。这是因为当 阻塞 发生时,事件循环无法继续运行JavaScript。

在 Node.js 中,JavaScript 由于执行 CPU 密集型操作,而不是等待一个非 JavaScript 操作(例如I/O)而表现不佳,通常不被称为 阻塞。在 Node.js 标准库中使用 libuv 的同步方法是最常用的 阻塞 操作。原生模块中也有 阻塞 方法。

在 Node.js 标准库中的所有 I/O 方法都提供异步版本,非阻塞,并且接受回调函数。某些方法也有对应的 阻塞 版本,名字以 Sync 结尾。

代码比较

阻塞 方法 同步 执行,非阻塞 方法 异步 执行。

使用文件系统模块做例子,这是一个 同步 文件读取:

const fs = require('fs');
const data = fs.readFileSync('/file.md'); // 在这里阻塞直到文件被读取

这是一个等同的 异步 示例:

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

第一个示例看上去比第二个简单些,但是有一个缺陷:第二行语句会 阻塞 其它 JavaScript 语句的执行直到整个文件全部读取完毕。注意在同步版本中,如果错误被抛出,它需要被捕获否则整个程序都会崩溃。在异步版本中,由作者来决定错误是否如上所示抛出。

让我们稍微扩展一下我们的例子:

const fs = require('fs');
const data = fs.readFileSync('/file.md'); // 在这里阻塞直到文件被读取
console.log(data);
moreWork(); // 在console.log之后执行

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(); // 在console.log之前执行

在上述第一个例子中, console.log 将在 moreWork() 之前被调用。在第二个例子中, fs.readFile()非阻塞 的,所以 JavaScript 执行可以继续, moreWork() 将被首先调用。在不等待文件读取完成的情况下运行 moreWork() 的能力是一个可以提高吞吐量的关键设计选择。

并发和吞吐量

在 Node.js 中 JavaScript 的执行是单线程的,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。任何预期以并行方式运行的代码必须让事件循环继续运行,因为非 JavaScript 操作(像 I/O )正在发生。

例如,让我们思考这样一种情况:每个对 Web 服务器的请求需要 50 毫秒完成,而那 50 毫秒中的 45 毫秒是可以异步执行的数据库 I/O。选择 非阻塞 异步操作可以释放每个请求的 45 毫秒来处理其它请求。仅仅是选择使用 非阻塞 方法而不是 阻塞 方法,就是容量上的重大区别。

事件循环不同于许多其他语言的模型,其它语言创建额外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');

在以上的例子中, fs.unlinkSync() 极有可能在 fs.readFile() 之前执行,它会在实际读取之前删除 file.md 。更好的写法是完全 非阻塞 并保证按正确顺序执行:

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;
  });
});

以上代码在 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。

其它资源

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