阻塞与非阻塞概述

本概述涵盖了 Node.js 中阻塞和非阻塞调用的区别。本概述将涉及事件循环和 libuv，但不需要事先了解这些主题。假定读者对 JavaScript 语言和 Node.js 回调模式有基本的了解。

INFO

“I/O”主要指与系统磁盘和网络交互，由 libuv 支持。

阻塞

阻塞是指 Node.js 进程中其他 JavaScript 代码的执行必须等到非 JavaScript 操作完成后才能继续。发生这种情况是因为在阻塞操作发生时，事件循环无法继续运行 JavaScript。

在 Node.js 中，由于 CPU 密集型而不是等待非 JavaScript 操作（如 I/O）而表现出性能不佳的 JavaScript 通常不被称为阻塞。Node.js 标准库中使用 libuv 的同步方法是最常用的阻塞操作。原生模块也可能具有阻塞方法。

Node.js 标准库中的所有 I/O 方法都提供异步版本，这些版本是 非阻塞 的，并接受回调函数。某些方法还具有阻塞的对应方法，其名称以 Sync 结尾。

代码比较

阻塞方法以同步方式执行，非阻塞 方法以异步方式执行。

以文件系统模块为例，这是一个同步文件读取：

const fs = require('node:fs')
const data = fs.readFileSync('/file.md') // 在读取文件之前在此处阻塞

这是一个等效的异步示例：

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err
})

第一个示例看起来比第二个示例更简单，但缺点是第二行会阻塞任何其他 JavaScript 代码的执行，直到整个文件被读取完毕。请注意，在同步版本中，如果抛出错误，则需要捕获该错误，否则进程将崩溃。在异步版本中，由作者决定是否应该抛出错误，如所示。

让我们稍微扩展一下我们的示例：

const fs = require('node:fs')
const data = fs.readFileSync('/file.md') // 在读取文件之前在此处阻塞
console.log(data)
moreWork() // 将在 console.log 之后运行

这是一个类似但不等效的异步示例：

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err
  console.log(data)
})
moreWork() // 将在 console.log 之前运行

在上面的第一个示例中，console.log 将在 moreWork() 之前调用。在第二个示例中，fs.readFile() 是 非阻塞 的，因此 JavaScript 代码可以继续执行，并且 moreWork() 将首先被调用。能够在不等待文件读取完成的情况下运行 moreWork() 是一个关键的设计选择，可以实现更高的吞吐量。

并发和吞吐量

Node.js 中的 JavaScript 执行是单线程的，因此并发指的是事件循环在完成其他工作后执行 JavaScript 回调函数的能力。任何期望以并发方式运行的代码都必须允许事件循环在发生非 JavaScript 操作（如 I/O）时继续运行。

例如，让我们考虑这样一种情况：Web 服务器的每个请求需要 50 毫秒才能完成，其中 45 毫秒是可以异步完成的数据库 I/O。选择非阻塞异步操作可以为每个请求释放 45 毫秒来处理其他请求。仅仅通过选择使用非阻塞方法而不是阻塞方法，这是一个容量上的显著差异。

事件循环不同于许多其他语言中的模型，在这些模型中，可能会创建额外的线程来处理并发工作。

混合使用阻塞和非阻塞代码的危险

在处理 I/O 时，应该避免一些模式。让我们看一个例子：

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err
  console.log(data)
})
fs.unlinkSync('/file.md')

在上面的例子中，fs.unlinkSync() 很可能在 fs.readFile() 之前运行，这会在实际读取 file.md 之前将其删除。一个更好的写法是完全非阻塞的，并且保证以正确的顺序执行：

const fs = require('node:fs')
fs.readFile('/file.md', (readFileErr, data) => {
  if (readFileErr) throw readFileErr
  console.log(data)
  fs.unlink('/file.md', unlinkErr => {
    if (unlinkErr) throw unlinkErr
  })
})

上面在 fs.readFile() 的回调中放置了一个对 fs.unlink() 的非阻塞调用，这保证了操作的正确顺序。

阻塞与非阻塞概述 ​

阻塞 ​

代码比较 ​

并发和吞吐量 ​

混合使用阻塞和非阻塞代码的危险 ​

阻塞与非阻塞概述

阻塞

代码比较

并发和吞吐量

混合使用阻塞和非阻塞代码的危险