淺析libuv源碼-node事件輪詢解析(1)

　　好久沒寫東西了，過了一段咸魚生活，無意中想起了脈脈上面一句話: 始終保持自己的競爭力。所以，繼續開寫！

　　一般的JavaScript源碼看的已經沒啥意思了，我也不會寫什么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檔，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，所以代碼仍舊以windows系統為基礎，反正差別也不大)

　　首先看一眼官網給的圖：

　　理論上輪詢都是一個無盡循環，所以不用在意loop alive問題。

　　上圖中，udpate loop time、Run due timers兩塊內容我已經在別的博客中講解過，這里就懶得發傳送門了。

　　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生命周期較長，且有自己回調方法的一個事務，比如說TCP的handle會處理每一個TCP連接，並觸發connection事件。request屬於handle中一個生命周期短，且簡單的行為，比如向文件進行讀、寫等等。

　　這一篇主要看一下接下來剩余的部分，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，且源碼會做大量簡化，有興趣的人可以自己去看。

　　事件輪詢方法源碼精煉如下:

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;
}

 

Call close callbacks

　　這類回調比較特殊，官網是這么解釋的: 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，調用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鈎子函數中的destroy，由於觸發是在輪詢的最后一步，適合做一些收尾的工作，比如關閉文件描述符等等。

　　源碼中體現如下，首先是uv_close:

void uv_close(uv_handle_t* handle, uv_close_cb cb) {
    // 很多代碼...
 
    case UV_PREPARE:
      uv_prepare_stop((uv_prepare_t*)handle);
      uv__handle_closing(handle);
      uv_want_endgame(loop, handle);
      return;
}

　　uv_close方法除了做關閉handle的本職工作，在最后都會調用一個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;
  }
}

　　內容十分簡單，將handle插入到endgame_handles這個鏈表的表頭。

　　最后，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;
      // ...
    }
  }
}

　　也很簡潔明了，不停的取出endgame_handles鏈表中的handle，依次調用不同的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，只是在調用順序上有所不同。

　　由於Poll for I/O是一個比較特殊的操作，所以這里提供prepare、check兩個鈎子函數可以在這個事務前后進行一些別的調用，大可以用vue的鈎子函數created、mounted來幫助理解。

　　idle除去調用較早，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。

　　這里用一個C++例子來證明調用順序，忽略上面的宏，直接看main函數，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;
}

　　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的添加順序，但是輸出依然是:

　　所以，代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。