Nodejs异步IO初探

这是我参与12月更文挑战的第13天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战

Node.js是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境，其有以下几个关键词，事件驱动、异步io、高效、轻量。

什么是异步IO

在计算机硬件中，cpu的速度远远大于硬盘、网络的io，在一个线程中，cpu执行速度极快，但是当这个线程有访问硬盘、网络调用等io操作时，正常情况cpu就需要等待io操作完成后才能执行后续的代码，这种情况叫同步io。

如果这个线程执行的工作是为许多客户提供服务，那么一个io调用会影响所有工作的执行，所以有一种办法是为每个用户提供一个独立的线程/进程，但是当用户数量较多，cpu切换线程的开销会极速上升，导致执行效率下降。

还有另外一种方案就是异步io，异步io即非堵塞类型的io api；当代码执行一个耗时的io操作，线程只发出io指令，不等待io结果，可以执行其它的代码。io结果返回时，再通知cpu执行后续的操作。

如何实现异步IO

通常是通过消息队列来实现。主线程不断重复从消息队列中读取任务、执行任务这一过程。当执行的任务中存在io操作，则发出io操作的请求，然后结束掉这个任务，执行后续的任务。后续io操作处理完成，消息队列会push一条io处理完成的任务，处理该任务即可得到io处理的结果。

所以异步io模型可以大大提高系统的多任务处理能力，即高并发能力；当然高并发并不是仅靠异步io就可以实现，同时还需要事件循环、单线程等特性共同作用，此处不是我们研究的重点，我们先按下不表。

异步IO的执行流程

1. 发起io调用，js调用node核心模块，将参数和回调作为入参
2. node将入参封装成请求对象推入io线程池去执行
3. js线程继续执行其它的任务
4. io操作完成后会将结果和请求一块保存下来，一块送入任务队列中
5. js线程处理到任务时，会把任务中的回调函数拿出来执行，把io结果作为入参传入，从而完成回调

Nodejs优缺点

从以上可以得知，nodejs适合做一些io密集型的应用，比如聊天室、小文件批量处理等等。

但是对于cpu密集型应用，nodejs就不那么适合了，因为nodejs执行的任务大部分都在主线程，但一个任务执行的工作量很大，需要cpu进行长时间的操作才能解决，那么它势必影响到后续任务的执行，导致效率降低。

所以我们要清楚nodejs的优势及劣势，这样在制定方案才能心中有数。