node单线程如何做到非阻塞IO

node架构

node单线程如何做到非阻塞IO

先说结论：可以理解为node是单线程的，但依赖的libuv是多线程、多进程的

Node.js本身是单线程的，但底层依赖的libuv库可以使用多线程或多进程。

Node.js的主线程是单线程的，也被称为事件循环线程。它负责处理事件循环、执行JavaScript代码以及调度异步操作。这个单线程是应用程序的入口点，负责处理请求和事件，并且对JavaScript代码进行解析和执行。

然而，libuv库是Node.js的核心库之一，它是跨平台的异步I/O库。libuv使用了多线程或多进程来执行异步操作，如文件操作、网络请求等。它可以创建额外的线程或进程来处理这些操作，以避免阻塞主事件循环线程。

通常情况下，当需要进行耗时的阻塞操作时，libuv会将这些操作委托给后台线程或进程来执行。后台线程或进程会独立处理这些操作，并在完成后通知主事件循环线程。这样，Node.js能够保持应用程序的响应性，同时利用多线程或多进程来提高系统资源的利用率。

总之，Node.js本身是单线程的，但通过libuv库的多线程或多进程机制，可以实现并发处理和异步操作，从而提供高性能和可伸缩性。

Node.js中的事件循环

事件循环机制（libuv执行），并通知到主线程（node的线程），告诉它我已经将完成事件添加到事件队列了，剩下的交给你了

然后，Node.js的主线程会从事件队列中获取完成事件，并触发事件循环机制中相应的回调函数或解析Promise，将结果返回给应用程序

Node.js中的事件循环（Event Loop）会为每个事件分配一个新的线程。以下是工作流程：

1. 主线程执行完毕：主线程执行完毕后，并不会直接进入事件循环。它会等待事件循环启动并开始处理事件。
2. 事件循环启动：当主线程等待时，事件循环会启动，并且开始监听事件队列中是否有新的事件。
3. 取出事件：当事件循环监听到有新的事件时，它并不会为每个事件分配一个新的线程。而是按照事件队列中的顺序，依次取出一个事件。
4. 执行事件回调：一旦事件被取出，事件循环会执行该事件对应的回调函数。这个回调函数通常是异步操作的完成回调，比如网络请求返回或文件读取完成等。
5. 异步操作委托给底层库：在执行异步操作期间，Node.js会将这些操作委托给libuv库处理。libuv可以使用多线程或多进程来执行这些异步操作，但具体执行方式取决于操作系统和libuv的配置。
6. 完成事件处理：一旦异步操作完成，libuv会通知主线程，并将完成事件添加到事件队列中。
7. 回到事件循环：主线程在监听到完成事件后，会继续从事件队列中取出下一个事件，并执行对应的回调函数。

总结：Node.js的事件循环并不会为每个事件分配新的线程。它通过异步操作委托给底层库来处理，并在完成后通知主线程继续处理下一个事件。这样可以避免频繁地创建和销毁线程，并提高系统的性能和资源利用率。

事件循环的执行顺序

Event Loop（事件循环）是处理异步操作的核心机制。它负责执行和调度各种事件（如I/O操作、定时器等），并将回调函数推入适当的执行队列中。下面是Event Loop的大致执行顺序：

1. 执行全局同步代码：首先，Node.js会执行全局的同步代码，包括模块加载、变量声明等。
2. 执行当前轮次的微任务队列：在每个事件循环的开始阶段，Node.js会处理当前轮次的微任务队列（Promise的回调、process.nextTick等）。微任务会优先于宏任务执行。
3. 执行当前轮次的宏任务队列：接下来，Node.js会处理当前轮次的宏任务队列，包括I/O事件、定时器等。宏任务包括定时器回调、网络I/O回调、文件I/O回调等。
4. 检查是否需要进行下一轮事件循环：在执行完所有当前轮次的宏任务之后，Event Loop会检查是否还有待处理的微任务队列。如果有，将继续执行微任务队列中的回调函数；如果没有，开始下一轮事件循环。

注意事项：

• Event Loop的执行顺序可能受到具体的执行环境和操作系统的影响。
• process.nextTick()的回调函数会被优先执行，比Promise的回调函数更早。
• 在每个阶段执行的回调函数数量是有限的，为了避免长时间占用事件循环，建议将耗时操作转移到子进程或线程池中处理。

优缺点

Nodejs 的优点：I/O 密集型处理是 Nodejs 的强项，因为 Nodejs 的 I/O 请求都是异步的（如：sql 查询请求、文件流操作操作请求、http 请求...）

Nodejs 的缺点：不擅长 cpu 密集型的操作（复杂的运算、图片的操作）

例如：常见的 CPU 密集型操作：

1. 数据处理和转换：对大量的数据进行复杂的计算、清洗、转换或格式化，如数据分析、图像处理、音频/视频编解码等。
2. 数值计算：执行复杂的数学运算，如矩阵计算、信号处理、模拟仿真等。
3. 加密解密：进行加密算法（如AES、RSA）或哈希算法（如MD5、SHA）的计算，特别是在大规模的数据加密和解密场景下。
4. 编译器：将高级语言代码转换为机器码的过程，包括词法分析、语法分析、优化以及生成目标代码等。
5. 压缩和解压缩：对文件或数据进行压缩（如ZIP、Gzip）和解压缩操作。
6. 图像和视频处理：包括图像滤波、图像增强、图像识别、视频编码等。
7. 科学计算和仿真：在科学领域进行复杂模型的数值计算、仿真和建模。

总结

1、Nodejs 与操作系统交互，我们在 JavaScript 中调用的方法，最终都会通过 process.binding 传递到 C/C++ 层面，最终由他们来执行真正的操作。Node.js 即这样与操作系统进行互动。

2、Nodejs 所谓的单线程，只是主线程是单线程，所有的网络请求或者异步任务都交给了内部的线程池去实现，本身只负责不断的往返调度，由事件循环不断驱动事件执行。

3、Nodejs 之所以单线程可以处理高并发的原因，得益于 libuv 层的事件循环机制，和底层线程池实现。

4、Event loop 就是主线程从主线程的事件队列里面不停循环的读取事件，驱动了所有的异步回调函数的执行，Event loop 总共 7 个阶段，每个阶段都有一个任务队列，当所有阶段被顺序执行一次后，event loop 完成了一个 tick。

参考文章：

blog.csdn.net/ch834301/ar...

www.lsjlt.com/news/124518...