淺析libuv原始碼-node事件輪詢解析(1)

書生小龍發表於2019-05-06
  好久沒寫東西了,忙得要死,前幾天突然想起了脈脈上面一句話: 要時刻保持自己的競爭力。所以,繼續開寫!
  一般的JavaScript原始碼看的已經沒啥意思了,我也不會寫什麼xx入門新手教程,最終決定還是啃原來的硬骨頭,從外層libuv => node => v8一步步實現原有的目標吧。
  libuv核心還是事件輪詢,前幾天從頭到尾看了一遍官網的文件,對此有了一些更深的理解。
  (雖然現在開發用的mac,但是為了銜接前面的文章,所以程式碼仍舊以windows系統為基礎,反正差別也不大)
  首先看一眼官網給的圖:

淺析libuv原始碼-node事件輪詢解析(1)

  理論上輪詢都是一個無盡迴圈,所以不用在意loop alive問題。
  上圖中,關於udpate loop time、Run due timers兩塊內容我已經在別的部落格中講解過,這裡就懶得發傳送門了。
  有兩個簡單的概念需要稍微提一下,libuv中有兩個抽象概念貫穿整個框架:handle、request。其中handle生命週期較長,且有自己回撥方法的一個事務,比如說TCP的handle會處理每一個TCP連線,並觸發connection事件。request屬於handle中一個生命週期短,且簡單的行為,比如向檔案進行讀、寫等等。
  這一篇主要看一下接下來剩餘的部分,由於性質不太一樣,所以並不會按順序依次分析,而是從易到難,且原始碼會做大量簡化,有興趣的人可以自己去看原生態的。
  事件輪詢方法原始碼精煉如下:
int uv_run(uv_loop_t *loop, uv_run_mode mode) {
  // ...

  while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
    // update loop time
    uv_update_time(loop);
    // run due timers
    uv__run_timers(loop);
    // call pending callbacks
    ran_pending = uv_process_reqs(loop);
    // run idle handles
    uv_idle_invoke(loop);
    // run prepare handles
    uv_prepare_invoke(loop);
    // poll的阻塞時間處理
    timeout = 0;
    if ((mode == UV_RUN_ONCE && !ran_pending) || mode == UV_RUN_DEFAULT)
      timeout = uv_backend_timeout(loop);
    // poll for I/O
    if (pGetQueuedCompletionStatusEx)
      uv__poll(loop, timeout);
    else
      uv__poll_wine(loop, timeout);

    // run check handles
    uv_check_invoke(loop);
    // call close callbacks
    uv_process_endgames(loop);
  }
  // ...
  return r;
}複製程式碼

Call close callbacks

  這類回撥比較特殊,官網是這麼解釋的: Close callbacks are called. If a handle was closed by calling uv_close() it will get the close callback called.
  簡單來講,就是僅在為了關閉一個handle,呼叫uv_close方法中所帶的callback會被認為是一個close callbacks。在使用node的時候,所有的操作(比如fs.readFile)不可主動取消,所以輪詢中這一步在JS層面是感知不到的。
  作用上相當於vue鉤子函式中的destroy,由於觸發是在輪詢的最後一步,適合做一些收尾的工作,比如關閉檔案描述符等等。
  原始碼中體現如下,首先是uv_close:
void uv_close(uv_handle_t* handle, uv_close_cb cb) {
    // 很多程式碼...
 
    case UV_PREPARE:
      uv_prepare_stop((uv_prepare_t*)handle);
      uv__handle_closing(handle);
      uv_want_endgame(loop, handle);
      return;
}複製程式碼
  uv_close方法除了做關閉handle的本職工作,在最後都會呼叫一個uv_want_endgame方法收尾,這個方法是一個靜態方法。
INLINE static void uv_want_endgame(uv_loop_t* loop, uv_handle_t* handle) {
  if (!(handle->flags & UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED)) {
    handle->flags |= UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED;

    handle->endgame_next = loop->endgame_handles;
    loop->endgame_handles = handle;
  }
}複製程式碼
  內容十分簡單,將handle插入到endgame_handles這個連結串列的表頭。
  最後,只需要看一眼uv_process_endgames即可。
INLINE static void uv_process_endgames(uv_loop_t* loop) {
  uv_handle_t* handle;

  while (loop->endgame_handles) {
    handle = loop->endgame_handles;
    loop->endgame_handles = handle->endgame_next;

    handle->flags &= ~UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED;

    switch (handle->type) {
      case UV_TCP:
        uv_tcp_endgame(loop, (uv_tcp_t*) handle);
        break;
      // ...
    }
  }
}複製程式碼
  也很簡潔明瞭,不停的取出endgame_handles連結串列中的handle,依次呼叫不同的callbacks即可。


Run idle hanldes、Run prepare handles、Run check handles
  這三個雖然名字不一樣,但是主要作用類似,只是在呼叫順序上有所不同。
  由於Poll for I/O是一個比較特殊的操作,所以這裡提供prepare、check兩個鉤子函式可以在這個事務前後進行一些別的呼叫,大可以用vue的鉤子函式created、mounted來幫助理解。
  idle除去呼叫較早,也影響poll for I/O這個操作的阻塞時間timeout,官網原文: If there are any idle handles active, the timeout is 0.正常情況下事件輪詢會根據情況計算一個阻塞時間timout來決定poll for I/O操作的時間。
  這裡用一個C++例子來證明呼叫順序,忽略上面的巨集,直接看main函式,特別簡單!!!
#include <iostream>
#include "uv.h"
using namespace std;

void idle_callback(uv_idle_t* idle);
void prepare_callback(uv_prepare_t* prepare);
void check_callback(uv_check_t* check);

#define RUN_HANDLE(type) \
do {    \
uv_##type##_t type;    \
uv_##type##_init(loop, &type);    \
uv_##type##_start(&type, type##_callback);    \
} while(0)

#define CALLBACK(type)  \
do {    \
cout << "Run " << #type << " handles" << endl;   \
uv_##type##_stop(type);    \
} while(0)

#define OPEN(PATH, callback) \
do {    \
uv_fs_t req;    \
uv_fs_open(loop, &req, PATH, O_RDONLY, 0, callback); \
uv_fs_req_cleanup(&req);    \
} while(0)

void idle_callback(uv_idle_t* idle) { CALLBACK(idle); }
void prepare_callback(uv_prepare_t* prepare) { CALLBACK(prepare); }
void check_callback(uv_check_t* check) { CALLBACK(check); }
void on_open(uv_fs_t* req) { cout << "poll for I/O" << endl; }

int main(int argc, const char * argv[]) {
    auto loop = uv_default_loop();
    
    RUN_HANDLE(check);
    RUN_HANDLE(prepare);
    RUN_HANDLE(idle);
    
    OPEN("/Users/feilongpang/workspace/i.js", on_open);
    
    uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
    uv_loop_close(loop);
    return 0;
}複製程式碼
  執行的時候還發現了一個問題,如果不提供一個I/O操作,Run check handles那一步是會直接跳過,所以手動加了一個open操作。
  可以看到,我特意調整了callback的新增順序,但是輸出依然是:
淺析libuv原始碼-node事件輪詢解析(1)
  所以,程式碼確實是按照官網示例所給的圖順序來執行。
  剩下兩個poll for I/O、pending callbacks留到下一篇講吧。


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