node事件循环和消息队列 分析node事件循环和消息队列

什么是异步？

异步和同步应该是经常谈的一个话题了。同步的概念很简单，自上而下依次执行，必须等上边执行完下边才会执行。而异步可以先提交一个命令，中间可以去执行别的事务，而当执行完之后回过头来返回之前的任务。

举个例子：

你很幸运，找了一个漂亮的女朋友，有一天你的女朋友发短信问你晚上看什么电影？但你并不知道看什么，马上打开电脑查了一下近期热播的电影，这其中你女朋友一直在等你，这就是同步

而异步呢？还是你女朋友发短信问你看什么电影，你跟她说： 你先等会吧吧，等我查一下，查好之后你回头打电话告诉了她。这就是异步。

从而我们能看出同步和异步的一些特点：

1.必须发生在两个对象身上。（你和你女朋友）

2.必须发生一些事情。（看电影）

不同的就是：同步就是依次执行，执行完一个之后在执行另一个，直到执行完成，而异步就是先执行一个，可能没有执行完成再去执行另一个，等第一个执行完成后再返回结果

为什么需要异步呢？

答案很明显，为了提高办事的效率，CPU计算速度和磁盘的读写速度差太远了，磁盘供不应求，因此有了计算机的存储系统的分层设计，平衡了效率和成本。可以说懒惰推动人类的进步，任何可以降低花费时间而达到同等功效的方法肯定会被优先采用。

发送短信时等待对方回复的时间纯粹的浪费掉了，CPU写入磁盘等待返回的结果的等待时间也被无情的消耗了，这是一个讲究效率的时代完全不能忍受的，因此让员工一直处于忙碌状态，最大限度的榨取员工价值是老板追求的，让CPU和磁盘都不停的满负荷处理事务也是效率需要的。因此，异步处理出现了。

什么是异步IO？

异步IO是指操作系统提供的IO（数据进出）的能力，比如键盘输入，对应到显示器上会有专门的数据输出接口，这就是我们生活中可见的IO能力；这个接口在向下会进入到操作系统这个层面，在操作系统中，会提供诸多的能力，比如：磁盘的读写，DNS的查询，数据库的连接啊，网络请求的处理，等等；

在不同的操作系统层面，表现的不一致。有的是异步非阻塞的；有的是同步的阻塞的，无论如何，我们都可以看做是上层应用于下层系统之间的数据交互；上层依赖于下层，但是反过来，上层也可以对下层提供的这些能力进行改造；如果这种操作是异步的，非阻塞的，那么这种就是异步非阻塞的异步IO模型；如果是同步的阻塞的，那么就是同步IO模型；

koa就是一个上层的web服务框架，全部由js实现，他有操作系统之间的交互，全部通过nodejs来实现；如nodejs的 readFile就是一个异步非阻塞的接口，readFileSync就是一个同步阻塞接口。

什么是事件循环？

事件循环是指Node.js执行非阻塞I/O操作，尽管JavaScript是单线程的,但由于大多数内核都是多线程的，node.js会尽可能将操作装载到系统内核。因此它们可以处理在后台执行的多个操作。当其中一个操作完成时，内核会告诉Node.js，以便node.js可以将相应的回调添加到轮询队列中以最终执行。也就是说，js是单线程的，但是node运行的时候其实是多线程的。（个人理解）而消息队列是一个先进先出的队列，它里面存放着各种消息。

V8引擎

我们常说的Chrome引擎和nodejs引擎就是V8引擎，他大致由以下组成：

这个引擎由内存堆和调用栈组成，内存堆就是负责进行内存分配，比如变量赋值，调用栈就是代码执行的地方。

调用栈中顺序执行主线程的代码，当调用栈中为空时，js引擎会去消息队列取消息。取到后就执行。JavaScript是单线程的编程语言，意味着它有一个单一的调用栈。因此它只能在同一时间做一件事情。调用栈是一种数据结构，它基本上记录了我们在程序中的什么位置。如果我们步入一个函数中，我们会把这些数据放在堆栈的顶部。如果我们从一个函数中返回，这些数据将会从栈顶弹出。这就是堆栈的用途。调用栈中的每个条目叫做栈帧。堆和栈的区别就是先进先出，一个先进后出。

当js运行时

我们经常使用的一些API并不是js引擎中提供的，例如定时器setTimeout。

它们其实是在浏览器中提供的，也就是运行时提供的，因此，实际上除了JavaScript引擎以外，还有其他的组件。

其中有个组件就是由浏览器提供的，叫Web APIs，像DOM，AJAX，setTimeout等等。

然后还有就是非常受欢迎的事件循环和回调队列。

运行时负责给引擎线程发送消息，只负责生产消息，不负责取消息。

消息队列

主线程在执行过程中遇到了异步任务，就发起函数或者称为注册函数，通过event loop线程通知相应的工作线程（如ajax，dom，setTimout等），同时主线程继续向后执行，不会等待。等到工作线程完成了任务，eventloop线程会将消息添加到消息队列中，如果此时主线程上调用栈为空就执行消息队列中排在最前面的消息，依次执行。

新的消息进入队列的时候，会自动排在队列的尾端。

单线程意味着js任务需要排队，如果前一个任务出现大量的耗时操作，后面的任务得不到执行，任务的积累会导致页面的“假死”。这也是js编程一直在强调需要回避的“坑”。

主线程会循环上述步骤，事件循环就是主线程重复从消息队列中取消息、执行的过程。

需要注意的是 GUI渲染线程与JS引擎是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起，GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。因此页面渲染都是在js引擎主线程调用栈为空时进行的。

其实 事件循环 机制和 消息队列 的维护是由事件触发线程控制的。

事件触发线程 同样是浏览器渲染引擎提供的，它会维护一个 消息队列。

JS引擎线程遇到异步（DOM事件监听、网络请求、setTimeout计时器等...），会交给相应的线程单独去维护异步任务，等待某个时机（计时器结束、网络请求成功、用户点击DOM），然后由 事件触发线程 将异步对应的 回调函数 加入到消息队列中，消息队列中的回调函数等待被执行。

同时，JS引擎线程会维护一个 执行栈，同步代码会依次加入执行栈然后执行，结束会退出执行栈。

如果执行栈里的任务执行完成，即执行栈为空的时候（即JS引擎线程空闲），事件触发线程才会从消息队列取出一个任务（即异步的回调函数）放入执行栈中执行。