Node.js 底層

 

 

 

這次讀了一些關於底層實現的東西：

1. 《深淺》第3章 異步I/O - node.js是如何實現異步i/o的
2. Udemy 《Learn and Understand NodeJS Learn and Understand NodeJS》 Section 2&3

V8引擎

首先，學習node.js一定要了解V8引擎，他是一個可以把js直接編譯成（處理器可以識別的）機器碼的東西。

再詳細點，V8是一個

1. 開源的
2. 用C++寫的
3. 根據ECMA標准實現JavaScript
4. 可以把JavaScript編譯成處理器可以識別的機器碼
5. 可以獨立運行
6. 也可以嵌入其他C++應用

的JavaScript引擎。

 

Node.js與V8引擎

普通青年使用V8：運行V8, JavaScript -> V8 —compile—> Machine Code

文藝青年則有這樣一個大膽的想法：

那些普通的js方法太沒意思了，能力優先。如果我可以寫一些C++代碼，當做Add-on加到V8上，這樣V8就有能力識別具有更多的Javascript命令了，就更強大了。比如說file相關的東西，本來js不能做，現在我用c++在底部實現好，然后告訴V8，當用戶在js中寫道file.open(xxx)的時候，就來用c++執行file open的功能，這樣你的js（二b）就是有處理文件能力的js（牛b）了。

 

文藝青年的想法其實就是我們的Node.js：一個把V8引擎嵌進去的C++應用，這個C++應用實現了超級多的customized新功能，這些功能使得這個應用（Node.js）非常的適合服務器開發。

 

服務器開發都需要什么新功能呢 === Node.js實現的新功能都包括哪些方面呢：

1. 管理可復用代碼
2. 處理文件
3. 處理數據庫
4. 互聯網通信
5. 接受request，發送respond
6. 處理需要一定時間才能完成的工作

 

Node.js架構

1. 第一層是C++ core，就是那些新加的customized功能 （其他講解中，還會提到比如event loop，libuv等，這些之后說）。
2. 第二層是JS core，這一層用js實現，基於/調用C++ core，讓用戶可以更好的使用那些C++功能，同時也實現了許多常用的功能。

在node.js源碼中，C++ core是在src文件夾內。JS core是在lib文件夾內。由此可見二者的層級關系。

 

Node.js 異步I/O

Node.js如何實現異步 I/O, 從JS到OS到底發生了哪些步驟（這個是udemy+《深淺》的合體版總結）

1. 你寫的js代碼調用了node.js的JS core (比如 fs相關功能：github.com/nodejs/node…)，並且你設定了一個回調函數
2. JS core部分調用了C++ core (fs.js 調用的其中一個.cc: github.com/nodejs/node…)
3. C++ core調用libuv
4. C++ core調用libuv的方法來封裝請求對象（異步I/O過程中重要的中間產物，中間指的是從js到os之間），其中包含了異步I/O中最重要的東西之一：回調函數。
5. libuv把封裝好的請求對象發到OS
6. 發到OS中的線程池（thread pool）等待被執行
7. 線程池中某一線程將發來的請求對象中包含的I/O操作進行執行，結果存在該請求對象的req->result屬性中。然后提交完成狀態，也就是類似通知說"我完成了！”，之后把線程歸還給線程池
8. 處於完成狀態的請求對象，被觀察者（圖中的兩個小人兒，不同類型的事件有不同的觀察者）在事件循環（Event Loop：大while循環，每個循環叫一個tick）中提出來（通過libuv中方法來檢查是否有執行完的請求），然后放到隊列（Completed Events Queue）中
9. 事件循環從觀察者的隊列中取出處於完成狀態請求對象
10. 取出其中包含的I/O操作執行結果以及回調函數，發到V8中執行。到這就達到了調用#1中設定的回調函數的目的。

注：

a. V8引擎執行的JavaScript是同步的（sync）（ stackoverflow.com/questions/2…）且單線程

b. #1-#9 與 #10 是同時在工作的，I/O事件一個一個執行，然后最后發送到V8引擎中一個一個（因為JS是同步的）的執行回調函數

c. 由於b，整個Node.js有了異步I/O的能力

d. 事件驅動（event driven）、非阻塞（non-blocking）I/O的特點也就可以解釋了。事件驅動就是指的#7-#10，事件被完成觸發了之后各個步驟，直到最后執行回調函數。非阻塞I/O就是整個#1-#10這個過程，我們在V8中執行的JavaScript代碼並不會因為事件的執行而停止，#1-#9和#10同時工作，一個執行I/O事件，一個得到通知執行回調函數。

e. 從d的解釋中，可以更好的理解上一篇文章中最后那段說Node.js是單線程/多線程。

 

下次寫事件（Event）和事件發射器（Event Emitter）相關的東西。歡迎大家交流，指正~

作者：macctown
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來源：掘金
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