为什么 Node.JS 中的函数和回调是非阻塞的？

Question

Node 新手的理解是，如果我重写同步或内联代码以利用函数/回调，我可以确保我的代码是非阻塞的。我很好奇这在事件堆栈方面是如何工作的。这里的简单示例：Don't understand the callback - Stackoverflow 是这将阻止：

var post = db.query("select * from posts where id = 1");
doSomethingWithPost(post)
doSomethingElse();

虽然这不会：

callback = function(post){
doSomethingWithPost(post)
}

db.query("select * from posts where id = 1",callback);
doSomethingElse();

好的，我知道我们应该使用回调。但就事件堆栈而言，为什么这样做？ Javascript 是单线程的。在第一个示例行中，使用了昂贵且阻塞的 I/O 操作。在第一行完成之前，第 2 行无法执行。这是因为第 2 行需要来自第 1 行的信息吗？还是因为 I/O 事件只是从根本上阻塞操作，这意味着它们会夺取控制权并且在完成之前不会将其归还......

在第二个示例中，昂贵的 I/O 已移至函数中，现在我们有一个回调函数。当然，回调在 I/O 完成之前无法执行。这不会改变。因此，执行 1 和 2 所需的时间差异主要是如果第二个请求到达服务器会发生什么。

如果第二个请求命中示例一，由于阻塞操作，它在请求 1 完成之前无法处理.. 但在示例二中.. 将操作移动到函数中会自动生成子进程或充当多线程？如果 JavaScript 是单线程的，这仍然会造成问题，除非有某种方式进行并行处理。如果我们使用子进程等非阻塞技术，函数/回调是否只保证是非阻塞的。 .

Answer 1

重要 - db.query() 不会阻塞堆栈，因为它在其他地方执行。

示例 1 阻塞，因为第 2 行需要来自第 1 行的信息，因此必须等到第 1 行完成。第 3 行不能在第 2 行之前执行，因为代码按行顺序处理，因此第 2 行会阻塞第 3 行和任何其他行。

示例 2 是非阻塞的，因为回调函数在 db.query 完成之前不会被调用执行，因此它不会阻塞 doSomethingElse() 的执行。

Answer 2

接受的答案很好，但我想添加一些与nonblocking 完全相关的内容，特别是问题的这一部分：

或者是因为 I/O 事件只是从根本上阻塞 操作意味着他们夺取控制权并且不将其归还 直到完成...

即使没有框架提供自己的 IO 工作线程池，也可以实现异步 IO。事实上，只要底层（操作系统）提供某种机制来做非阻塞 IO，它就可以完全不用任何多线程来完成。

这通常归结为像 POSIX 的 select（或 Microsoft 的 version of the same）这样的系统调用，或者是 Linux 的 epoll 等相同想法的最新变体。

假设地说，如果我们在您的示例中看到像 db.query 这样的函数，并且假设我们也知道提供该函数的框架确实不依赖于任何多线程，那么它通常是可以肯定地得出结论：

• 框架跟踪IO descriptors 的全局列表以及与发起的任何非阻塞 IO 请求相关的回调，例如您的 db.query 调用。
• 框架具有或依赖于某种主应用程序事件循环。这可以是从老式的while(true) 到类似libev 的任何东西
• 在所述主循环中的某处，select 或类似函数将用于检查是否有任何待处理的 IO 请求已完成。
• 找到完成的 IO 请求后，将调用其关联的回调，然后主循环继续。

像db.query 这样的 SQL DB 调用可能使用 网络套接字 IO 而不是 文件 IO，但从您作为应用程序开发人员的角度来看，套接字和文件描述符是在许多操作系统上以几乎相同的方式处理，并且无论如何都可以在 POSIX-likes 上传递给select。

这通常是单线程、单进程服务器应用程序“处理”多个同时连接的方式。

Answer 3

假设您在一家面包店操作收银机。您按顺序和同步地处理客户，如下所示：

1. 接单
2. 告诉面包师烤面包
3. 等到面包烤好
4. 充值
5. 送面包
6. 转到 1 -- 下一位客户

那会很慢。现在，尝试按顺序接受订单，但异步处理您的客户：

1. 接单
2. 告诉面包师烤面包，完成后通知您。收到通知时：
   1. 充值
   2. 送面包
3. 转到 1 -- 下一位客户

更新：我重构了上述内容，因此它更类似于回调。您，收银员，将在向面包师下订单后立即执行第 3 步。当面包师通知您面包准备好时，您将进入第 2.1 步。

通过这种方式，您仍然可以提供尽可能多的面包 - 您只能出售面包师可以烘烤的面包。但是您可以以更有效的方式与客户打交道，因为您不再无所事事地等待订单回来，而是开始处理下一个客户。

现在，您可以对此进行各种幻想，预先收取费用，并告诉客户在桌子的另一端拿起面包，或类似的东西。我认为星巴克以这种方式非常“有事件”。收银员接受订单，发出一些物品请求，并告诉客户等到所有东西都放在取货区。超级高效。

现在，假设您的朋友开始操作另一个收银机。他遵循您的异步示例。您可以更快地处理更多客户！请注意，您唯一需要做的就是让您的朋友在那里并给他您的工作流程。

您和您的朋友是两个并行运行的单线程事件循环。这类似于两个接受请求的 node.js 进程。你不需要做任何复杂的事情来并行化它，你只需要再运行一个事件循环。

所以，不，“将操作移动到函数中”不会“自动生成子进程”。它们更类似于警报 - 完成后，通知我并让我在这一点上接听，“这一点”是您回调中的代码。但是回调还是会在同一个进程同一个线程中执行。

现在，node.js 还为 IO 操作了一个内部线程池。这是从你身上抽象出来的：继续面包店的类比，假设你有一个面包师的“面包师池”——对你来说，站在收银台前，你不必知道这一点。您只需给他们订单（“一个酵母面包”）并在您收到订单完成时交付该订单。但是面包师们在他们自己的“面包师池”中同时烘烤面包。

Answer 4

我的英语不好，所以我不明白你的确切意思。 但我可以说“多线程”和“异步”是相似但不同的术语。 即使单线程可以作为“异步”执行。

This document 不适用于 node（它适用于 python 异步框架“twisted”）但可能对您有所帮助。

对不起，我的英语很差。