Node.js 底层

 

这次读了一些关于底层实现的东西：

1. 《深浅》第3章 异步I/O - node.js是如何实现异步i/o的
2. Udemy 《Learn and Understand NodeJS Learn and Understand NodeJS》 Section 2&3

V8引擎

首先，学习node.js一定要了解V8引擎，他是一个可以把js直接编译成（处理器可以识别的）机器码的东西。

再详细点，V8是一个

1. 开源的
2. 用C++写的
3. 根据ECMA标准实现JavaScript
4. 可以把JavaScript编译成处理器可以识别的机器码
5. 可以独立运行
6. 也可以嵌入其他C++应用

的JavaScript引擎。

 

Node.js与V8引擎

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

文艺青年则有这样一个大胆的想法：

那些普通的js方法太没意思了，能力优先。如果我可以写一些C++代码，当做Add-on加到V8上，这样V8就有能力识别具有更多的Javascript命令了，就更强大了。比如说file相关的东西，本来js不能做，现在我用c++在底部实现好，然后告诉V8，当用户在js中写道file.open(xxx)的时候，就来用c++执行file open的功能，这样你的js（二b）就是有处理文件能力的js（牛b）了。

 

文艺青年的想法其实就是我们的Node.js：一个把V8引擎嵌进去的C++应用，这个C++应用实现了超级多的customized新功能，这些功能使得这个应用（Node.js）非常的适合服务器开发。

 

服务器开发都需要什么新功能呢 === Node.js实现的新功能都包括哪些方面呢：

1. 管理可复用代码
2. 处理文件
3. 处理数据库
4. 互联网通信
5. 接受request，发送respond
6. 处理需要一定时间才能完成的工作

Node.js架构

1. 第一层是C++ core，就是那些新加的customized功能 （其他讲解中，还会提到比如event loop，libuv等，这些之后说）。
2. 第二层是JS core，这一层用js实现，基于/调用C++ core，让用户可以更好的使用那些C++功能，同时也实现了许多常用的功能。

在node.js源码中，C++ core是在src文件夹内。JS core是在lib文件夹内。由此可见二者的层级关系。

 

Node.js 异步I/O

Node.js如何实现异步 I/O, 从JS到OS到底发生了哪些步骤（这个是udemy+《深浅》的合体版总结）

1. 你写的js代码调用了node.js的JS core (比如 fs相关功能：github.com/nodejs/node…)，并且你设定了一个回调函数
2. JS core部分调用了C++ core (fs.js 调用的其中一个.cc: github.com/nodejs/node…)
3. C++ core调用libuv
4. C++ core调用libuv的方法来封装请求对象（异步I/O过程中重要的中间产物，中间指的是从js到os之间），其中包含了异步I/O中最重要的东西之一：回调函数。
5. libuv把封装好的请求对象发到OS
6. 发到OS中的线程池（thread pool）等待被执行
7. 线程池中某一线程将发来的请求对象中包含的I/O操作进行执行，结果存在该请求对象的req->result属性中。然后提交完成状态，也就是类似通知说"我完成了！”，之后把线程归还给线程池
8. 处于完成状态的请求对象，被观察者（图中的两个小人儿，不同类型的事件有不同的观察者）在事件循环（Event Loop：大while循环，每个循环叫一个tick）中提出来（通过libuv中方法来检查是否有执行完的请求），然后放到队列（Completed Events Queue）中
9. 事件循环从观察者的队列中取出处于完成状态请求对象
10. 取出其中包含的I/O操作执行结果以及回调函数，发到V8中执行。到这就达到了调用#1中设定的回调函数的目的。

注：

a. V8引擎执行的JavaScript是同步的（sync）（ stackoverflow.com/questions/2…）且单线程

b. #1-#9 与 #10 是同时在工作的，I/O事件一个一个执行，然后最后发送到V8引擎中一个一个（因为JS是同步的）的执行回调函数

c. 由于b，整个Node.js有了异步I/O的能力

d. 事件驱动（event driven）、非阻塞（non-blocking）I/O的特点也就可以解释了。事件驱动就是指的#7-#10，事件被完成触发了之后各个步骤，直到最后执行回调函数。非阻塞I/O就是整个#1-#10这个过程，我们在V8中执行的JavaScript代码并不会因为事件的执行而停止，#1-#9和#10同时工作，一个执行I/O事件，一个得到通知执行回调函数。

e. 从d的解释中，可以更好的理解上一篇文章中最后那段说Node.js是单线程/多线程。

 

下次写事件（Event）和事件发射器（Event Emitter）相关的东西。欢迎大家交流，指正~

作者：macctown
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来源：掘金
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