Node.js（三）——同步异步、阻塞与非阻塞
分类：nodejavascript
自从Node.js出来之后，火得一塌糊涂，前端程序员在学，后台程序员也在学。 很久之前试着用node+express+mongoDB搭建过一个小型的网站，然后心得体会都写在了这几篇博客中： MongoDB学习笔记之Mongoose的使用 javascript笔记之express初体验 Express中使用Jade nodejs实战之简单实现服务器端（顺便讲一下URL） Nodejs学习笔记之从bodyParse来看app.use()
当时写了很多很多，不过都是node的皮毛而已。这里还有很多很多。 more
现在写的这一篇不讲工程，不讲项目。就从头讲一下Node。
#Node.js可以做什么
1.可以开发具有复杂逻辑的网站 2.开发具有社交网络的大规模web应用 3.Web Socket服务器 4.TCP/UDP套接字应用程序 5.交互式终端程序 6.命令行工具 7.带有图形界面的本地应用程序 8.单元测试工具 9.客户端javascript编译器
由此可见Node.js是无所不能的
Node.js特色
内置HTTP服务
Node.js 内建了 HTTP; 服务器支持，也就是说你可以轻而易举地实现一个网站和服务器的组合。这和 PHP、Perl 不一样，因为在使用 PHP 的时候，必须先搭建一个 Apache 之类的 HTTP 服务器，然后通过 HTTP 服务器的模块加载或 CGI 调用，才能将 PHP 脚本的执行结果呈现给用户。而当你使用 Node.js 时，不用额外搭建一个 HTTP 服务器，因为 Node.js 本身就内建了一个。**这个服务器不仅可以用来调试代码，而且它本身就可以部署到产品环境，它的性能足以满足要求。 **
如图所示：
因此，创建一个node的HTTP非常简单。
var http = require('http')
http.createServer(function(req, res) {
res.writeHead(200, {
'Content-Type': 'text/html'
});
res.write('<h1>Node.js</h1>');
res.end('<p>Hello Node</p>');
}).listen(3000)
console.log('HTTP server is listen at port 3000');
运行
打开调试工具
用postman也可以测试
确实，node.js不需要部署服务器，不像PHP还需要Apache，之前觉得windows下配置PHP的环境很麻烦（后来用wamp包还好了一点）
所以Node.js麻烦之处在哪里呢？大概就是异步I/O与事件驱动了吧
异步I/O与事件驱动
Node.js 最大的特点就是采用异步式 I/O 与事件驱动的架构设计。
对于高并发的解决方案，传统的架构是多线程模型，也就是为每个业务逻辑提供一个系统线程，通过系统线程切 换来弥补同步式 I/O 调用时的时间开销。
Node.js 使用的是单线程模型，对于所有 I/O 都采用异步式的请求方式，避免了频繁的上下文切换。Node.js 在执行的过程中会维护一个事件队列，程序在执行时进入事件循环等待下一个事件到来，每个异步式 I/O 请求完成后会被推送到事件队列，等待程序进程进行处理。 例如，对于数据库请求，传统的思维是这样写的话。 后面的res.output()需要等到数据库查询完毕才能执行。
res = db.query('SELECT * from some_table');
res.output();
以上代码在执行到第一行的时候，线程会阻塞，等待数据库返回查询结果，然后再继续处理。然而，由于数据库查询可能涉及磁盘读写和网络通信，其延时可能相当大（长达几个 到几百毫秒，相比CPU的时钟差了好几个数量级），线程会在这里阻塞等待结果返回。对于 高并发的访问，一方面线程长期阻塞等待，另一方面为了应付新请求而不断增加线程，因此 会浪费大量系统资源，同时线程的增多也会占用大量的 CPU 时间来处理内存上下文切换， 而且还容易遭受低速连接攻击。
db.query('SELECT * from some_table', function (res) {
res.output();
});
这段代码中 db.query 的第二个参数是一个函数，我们称为回调函数。进程在执行到 db.query 的时候，不会等待结果返回，而是直接继续执行后面的语句，直到进入事件循环。当数据库查询结果返回时，会将事件发送到事件队列，等到线程进入事件循环以后，才会调用之前的回调函数继续执行后面的逻辑。
如图所示，数据库查询和output同时进入事件循环队列。
同步异步 ，阻塞与非阻塞
同步与异步
同步与异步同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)
所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。但是一旦调用返回，就得到返回值了。换句话说，就是由调用者主动等待这个调用结果。
而异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后，被调用者通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。典型的异步编程模型比如Node.js
举个通俗的例子：你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，如果是同步通信机制，书店老板会说，你稍等，”我查一下”，然后开始查啊查，等查好了（可能是5秒，也可能是一天）告诉你结果（返回结果）。而异步通信机制，书店老板直接告诉你我查一下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了（不返回结果）。然后查好了，他会主动打电话给你。在这里老板通过“回电”这种方式来回调。
阻塞与非阻塞
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.
阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。
还是上面的例子，你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，你如果是阻塞式调用，你会一直把自己“挂起”，直到得到这本书有没有的结果，如果是非阻塞式调用，你不管老板有没有告诉你，你自己先一边去玩了， 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果。在这里阻塞与非阻塞与是否同步异步无关。跟老板通过什么方式回答你结果无关。
作者：严肃 链接：https://www.zhihu.com/question/19732473/answer/20851256 来源：知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
像java、python这个可以具有多线程的语言。多线程同步模式是这样的，将cpu分成几个线程，每个线程同步运行。
而node.js采用单线程异步非阻塞模式，也就是说每一个计算独占cpu，遇到I/O请求不阻塞后面的计算，当I/O完成后，以事件的方式通知，继续执行计算2。
异步编程实战
回调函数方式
先看这一段代码，可以先想一下，它的执行结果是什么？ 这段代码一共两个计算事件：读文件，打印“end” 一个I/O事件：读文件
var fs = require('fs');
fs.readFile('file.txt', 'utf-8', function(err, data) {
if (err) {
console.error(err);
} else {
console.log(data);
}
});
console.log('end');
也就是流程图是这样的：
接下来我们看结果，确实是这样的
fs也提供了同步读取文件方式。
var fs = require('fs');
// var data = fs.readFile('file.txt', 'utf-8'); //undefined，end
var data = fs.readFileSync('file.txt', 'utf-8'); //content,end
console.log(data);
console.log('end');
如果不采用fs.readFileSync，那么打印data的话就是undefined，因为我们没有将它写到回调函数中去，它就顺序执行，但是到执行到它这句话的时候文件读取（I/O）并没有结束，因此是undefined； 如果采用同步方式的话，console.log(data); 必须等待fs.readFileSync文件读取完毕才执行。虽然这样的方式并不可取，因为会存在等待时间。后面的事件都阻塞了。
Node.js 中，并不是所有的 API 都提供了同步和异步版本。Node.js 不鼓励使用同步 I/O 。
事件
还是从看代码开始，顺便说一下，这里的代码都是《Node.js开发指南》里面来的，有些有少量的改动。 event.on 事件监听。 之前好像就总结过js里面关于事件监听的几种方法。 event.emit 发送事件。 下面这段代码，event.on就是在监听some_event的发生，一旦发生后，调用回调函数，打印（some_event occured）
var EventEmitter = require('events').EventEmitter;
var event = new EventEmitter();
event.on('some_event', function() {
console.log('some_event occured');
});
setTimeout(function() {
event.emit('some_event') //发送事件
}, 2000)
运行这段代码，1秒后控制台输出了 some_event occured. 。其原理是 event 对象注册了事件 some_event 的一个监听器，然后我们通过 setTimeout 在2000 毫秒以后向 event 对象发送事件 some_event ，此时会调用 some_event 的监听器。
结果：
Node.js 的事件循环机制
Node.js 在什么时候会进入事件循环呢？
答案是 Node.js 程序由事件循环开始，到事件循环结束，所有的逻辑都是事件的回调函数，所以 Node.js 始终在事件循环中，程序入口就是事件循环第一个事件的回调函数。事件的回调函数在执行的过程中，可能会发出 I/O 请求或直接发射（emit ）事件，执行完毕后再返回事件循环，事件循环会检查事件队列中有没有未处理的事件，直到程序结束。
图3-5说明了事件循环的原理。
