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之间的区别。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。

"I/O" 主要指与系统磁盘和网络（由 libuv 支持）的交互。

阻塞

当 Node.js 进程中附加 JavaScript 的执行必须等到非 JavaScript 操作完成后，才发生阻塞。发生这种情况是因为当发生阻塞操作时，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（例如 I/O）而导致性能不佳的 JavaScript 通常不称为阻塞。 Node.js 标准库中使用 libuv 的同步方法是最常用的阻塞操作。本地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，并且接受回调函数。某些方法还具有阻塞对应项，其名称以 Sync 结尾。

比较代码

阻塞方法同步执行，而非阻塞方法异步执行。

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'); // blocks here until file is read

这是等效的异步示例

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，但缺点是第二行阻塞了任何附加 JavaScript 的执行，直到读取整个文件为止。请注意，在同步版本中，如果抛出错误，则需要捕获该错误，否则该进程将崩溃。在异步版本中，是否应抛出错误由作者决定，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'); // blocks here until file is read
console.log(data);
moreWork(); // will run after console.log

这是一个类似的，但不是等效的异步示例

const fs = require('node:fs');

fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});
moreWork(); // will run before console.log

在上面的第一个示例中，将在 moreWork() 之前调用 console.log。在第二个示例中，fs.readFile() 是非阻塞的，因此 JavaScript 执行可以继续，并且将首先调用 moreWork()。无需等待文件读取完成即可运行 moreWork() 的能力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，因此并发是指事件循环在完成其他工作后执行 JavaScript 回调函数的能力。任何预期以并发方式运行的代码都必须允许事件循环在非 JavaScript 操作（例如 I/O）发生时继续运行。

例如，让我们考虑这样一种情况：对 Web 服务器的每个请求都需要 50 毫秒才能完成，而这 50 毫秒中的 45 毫秒是数据库 I/O，可以异步完成。选择非阻塞异步操作可以释放每个请求的 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，容量就有了显着差异。

事件循环与许多其他语言中的模型不同，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

处理 I/O 时应避免某些模式。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');

在上面的示例中，fs.unlinkSync() 可能会在 fs.readFile() 之前运行，这将导致在实际读取 file.md 之前将其删除。编写此代码的更好方法是完全非阻塞的，并且保证以正确的顺序执行，如下所示

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;
  });
});

上面的代码将非阻塞调用 fs.unlink() 放置在 fs.readFile() 的回调中，这保证了操作的正确顺序。

其他资源

libuv

异步流控制 JavaScript 异步编程和回调