一. nodejs背景
先來說說nodejs最常被提到的幾個關鍵詞，“單執行緒”，“非阻塞非同步IO”，“事件迴圈”。接下來主要來通過這幾個關鍵字總結一下nodejs的內在原理，以及引申出的一些問題。
二. nodejs是單執行緒嗎？
如果說nodejs是單執行緒語言，可以想象一下，一個單例項的nodejs的伺服器同時接受100個使用者請求時，第100個使用者的請求要等前面99的使用者處理完成才能得到處理，如果每個使用者的請求要0.3秒，第100個使用者需要30秒的等待，這顯然和我們的實際情況並不符合，所以說，nodejs並不是單純的單執行緒。
那為什麼說nodejs是單執行緒語言呢？而是因為nodejs中javascript程式碼的執行是單執行緒，怎麼理解這句話，看下面程式碼。
console.log('javascript start');
setTimeout(()=>{
console.log('javascript setTimeout');
}, 2000);
const now = Date.now();
while(Date.now() < now + 4000) {}
console.log('javascript end');
複製程式碼執行結果：
$ node index.js
javascript start
javascript end
javascript setTimeout
複製程式碼上面的程式碼中，setTimeout的回撥程式碼在while執行4秒期間，計時器已經是過了兩秒的，而'javascript setTimeout'這一句列印卻在'javascript end'之後，即使計時器在兩秒後回撥程式碼應該被執行時，因為javascript的執行緒處於非空閒狀態，而不能輸出'javascript setTimeout'，javascript程式碼是單執行緒這樣理解。
三. nodejs的非同步IO
再拿上面的例子來看，當100個使用者請求同時被接受到時，當需要IO(網路IO/檔案IO)操作時，單執行緒的javascript並不會停下來等待IO操作完成，而是“事件驅動”開始介入，javascript執行執行緒繼續執行未完的javascript程式碼，當執行完成後該執行緒處於空閒狀態，可以看下面這一段程式碼示例。
// http.js
const http = require('http');
const fs = require('fs');
let num = 0;
http.createServer((req, res) => {
console.log('request id: %d, time:', num++, Date.now());
fs.readFile('./test.txt', ()=> {
res.end('response');
});
}).listen(9007, ()=>{
console.log('server start, 127.0.0.1:9007');
});
複製程式碼// req.js
const http = require('http');
for(let i=0; i<100; i++) {
http.get('http://127.0.0.1:9007', (res)=>{
res.on("data",(data)=>{
console.log('response time:', Date.now())
// console.log('data', data.toString())
})
}).on('error', (err)=>{
console.log('error', err);
})
}
複製程式碼node http.js // 啟動伺服器
複製程式碼
node req.js // 發起100個請求
複製程式碼
可以看出100個請求均是在請求返回之前非常短的時間都被得到了處理，而返回則均在請求之後，並非請求按接收順序依次等待各個IO得到處理後依次返回。
四. 事件迴圈
說到事件迴圈，在上面的請求中，100個請求的都在非常短的時間得到了處理，而後請求又各自得到了回覆，可以思考一下，javascript已經執行到了第100個請求，而第1個請求才得到回覆，而第一個請求的棧資訊沒有丟失，說明第一個請求的請求棧資訊被記錄了，這一過程便是註冊IO事件。
從上面註冊事件後，事件迴圈得到啟用，對於上面程式碼中fs.readFile這個讀檔案IO則開始真正執行，而這時候IO的執行跟javascript程式碼的執行便沒有關係了，由nodejs底層libuv提供的執行緒池接收該檔案IO執行工作，該執行緒池預設大小為4，可以通過環境變數process.env.UV_THREADPOOL_SIZE在啟動的時候進行調整，但是最大不能超過1024個，有興趣的可以檢視執行緒池原始碼；由上可以看出nodejs內部實際是多程式並行工作的，而是利用事件迴圈做了封口處理。
再來說說事件迴圈，上面示例中fs.readFile讀檔案時，如何知道這個讀操作完成了呢？可以思考一下，讀操作是執行緒池來控制執行的，在該執行緒執行前，先在註冊事件的記憶體中初始化一個狀態是“執行中”，並且事件迴圈也已經被啟用，開始輪詢等待執行結果，當執行IO的執行緒在執行完之後，再通過底層的非同步IO介面(epoll_wait/IOCP)進行通知到初始註冊的任務佇列記憶體進行變更狀態，事件迴圈輪詢到狀態變成“已完成”，這時候在IO事件註冊時注入的回撥函式得到執行權，javascript執行緒開始工作，整個非同步過程完畢。
可以看一下英文原版的解釋，事件迴圈解釋
翻譯過來：
**階段概覽**
timers：這個階段執行setTimeout() 和 setInterval()中到期的回撥函式
I/O callbacks：執行所有除了setTimeout() ，setInterval()，close事件，setImmediate的其他回撥函式
idle, prepare：僅內部使用
poll：獲取新的I/O 事件，在適當的條件下nodejs會阻塞在這個階段
check：setImmediate的回撥函式在這裡被呼叫
close callbacks：像socket.on("close",func)這一類執行close事件的回撥
複製程式碼如上內容均為自己總結，難免會有錯誤或者認識偏差，如有問題，希望大家留言指正，以免誤人，若有什麼問題請留言，會盡力回答之。如果對你有幫助不要忘了分享給你的朋友哦！也可以關注作者，檢視歷史文章並且關注最新動態，助你早日成為一名全棧工程師！
