AI 考拉技术分享会--Node.js 并发模型

发布于 1周前 作者 caililin 来自 nodejs/Nestjs

AI 考拉技术分享会–Node.js 并发模型

前言

上回书说到 Node.js 内存模型的相关内容，这次，我们往 node 的另一模型，并发模型进行分享，考拉技术小哥哥 Nick 结合了网红奶茶一点点的例子，给大家带来一场视觉与味觉的盛宴。

并发模型是什么

首先，什么是并发？

并发是指程序可以同时处理多个任务，是一个 web 服务必备的能力。

自从 Nodejs 出现后，js 开始涉及后端领域，因为其出色的并发模型，被很多企业用来处理高并发请求，例如淘宝已经大量使用 node 处理中间层业务。

接下来本文就分析一下 js 的并发模型，来理解 node 相对于其他语言的优势以及其最合适的应用场景。

tips:并发和并行区别 并发与并行区别.png

异步 IO

什么是异步 IO ？ 异步 IO 具体是如何实现的呢？ 异步和同步有什么区别呢？ 异步就不阻塞吗？ IO 阻塞又是什么概念呢？ 带着这些问题，我们慢慢分析。

IO 模型

《 UNIX 网络编程：卷一》第六章—— I/O 复用。书中向我们提及了 5 种类 UNIX 下可用的 I/O 模型：

  • 阻塞式 I/O ；
  • 非阻塞式 I/O ；
  • I/O 复用（ select，poll，epoll...）；
  • 信号驱动式 I/O （ SIGIO ）；
  • 异步 I/O （ POSIX 的 aio_系列函数）；

IO 模型.png

总结一下阻塞，非阻塞，同步，异步：

  • 阻塞，非阻塞：进程 /线程要访问的数据是否就绪，进程 /线程是否需要等待；
  • 同步，异步：访问数据的方式，同步需要主动读写数据，在读写数据的过程中还是会阻塞；异步只需要 I/O 操作完成的通知，并不主动读写数据，由操作系统内核完成数据的读写。

说人话

上面的解释太复杂我看不懂怎么办？我们把上文说到 IO 代入到生活的场景中，考虑到我们公司很多人喜欢买一点点饮料，就以买饮料为例，将四种常见 IO 模型转换为对应的买饮料流程。下面是一下设定：

  • 把买一杯一点点的流程简化为两步：下单制作和拿一点点回公司
  • 公司员工 === 线程
  • 下单制作 === 发起 IO 请求
  • 拿一点点回公司 === 读取数据

IO 模型时序图.png

异步 IO 的特点就是把 IO 处理的事情都交给了操作系统（美团外卖），这样线程就不会被 IO 阻塞，可以继续处理其他请求

Node 的异步 IO

Node.js 的异步 IO 由 Libuv 这个库提供实现，Libuv 是 Node.js 关键的一个组成部分，它为上层的 Node.js 提供了统一的 API 调用，使其不用考虑平台差距，隐藏了底层实现。 node.png

可以看出，它提供了非阻塞的网络 I/O，异步文件系统访问等功能，而且右下角居然还有个线程池，实际上 Libuv 收到的 IO 请求是同个多线程来实现的, 看来 Node 只是在程序层面单线程而已

事件循环

任务队列

先看看 Node.js 结构

node 结构.png

根据上图，Node.js 的运行机制如下。

（ 1 ） V8 引擎解析 JavaScript 脚本；

（ 2 ）解析后的代码，调用 Node API ；

（ 3 ） libuv 库负责 Node API 的执行。它将不同的任务分配给不同的线程，形成一个 Event Loop （事件循环），以异步的方式将任务的执行结果返回给 V8 引擎（ callback 处理结果）；

（ 4 ） V8 引擎再将结果返回给用户。

异步操作都会被压入任务队列，当任务队列为空的时候，程序退出。

总结

Libuv 使用异步 IO + 线程池实现的事件循环处理机制提供的高效的 IO 处理，是 Node 能承担高并发请求的主要原因

参考文章与书籍

  1. 《深入浅出 Node.js 》

  2. 《 Unix 网络编程》

  3. 《七周七并发模型》

  4. 并发与并行的区别

  5. JavaScript 运行机制详解：再谈 Event Loop

  6. 怎样理解阻塞非阻塞与同步异步的区别？ - 大姚的回答 - 知乎

  7. Node.js 探秘：初识单线程的 Node.js

  8. Linux IO 模式及 select、poll、epoll 详解

Nick 小哥哥将内容整理到自己的博客中，欢迎大家前往学习交流：node-js-并发模型
著作权归本文作者所有，未经授权，请勿转载，谢谢。


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1 回复

以下是对“AI考拉技术分享会——Node.js并发模型”帖子的专业回复：

Node.js的并发模型是其核心优势之一，它基于事件循环和异步I/O实现高并发处理。

一、Node.js并发模型概述

Node.js使用单线程模型，通过事件循环机制不断地从任务队列中取出任务并执行。这种模型使得Node.js能够在处理I/O操作时不会阻塞其他请求，从而实现高并发。

二、事件循环与异步I/O

Node.js的事件循环是其并发模型的核心。事件循环会不断地检查任务队列，并执行其中的回调函数。异步I/O操作（如文件读取、网络请求等）不会阻塞主线程，而是将操作放入事件队列，等待事件循环处理。

三、代码示例

以下是一个简单的Node.js服务器示例，展示了如何处理并发请求：

const http = require('http');

http.createServer((req, res) => {
  // 模拟异步I/O操作，如数据库查询
  setTimeout(() => {
    res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
    res.end('Hello World\n');
  }, 1000); // 1秒后响应
}).listen(3000, '127.0.0.1', () => {
  console.log('Server running at http://127.0.0.1:3000/');
});

在这个示例中，服务器会监听3000端口，并在接收到请求后模拟一个1秒的异步I/O操作。由于Node.js的异步特性，它可以在处理这个请求的同时继续接受其他请求。

总之，Node.js的并发模型使其在处理高并发请求时具有出色的性能。

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