写在前面。我们先来看一些常见的说法。Nodejs是单线程+非阻塞I/O模型。Nodejs适合高并发。Nodejs适用于I/O密集型应用程序，而不是CPU密集型应用程序。在具体分析这些说法是否正确以及为什么正确之前，我们先做一些准备工作，开始说说一个普通的Web应用程序会做什么操作（执行业务逻辑、数学运算、函数调用等，主要工作在CPU中执行）I/O（如读写文件、读写数据库、读写网络请求等。主要工作在各种I/O设备上，如磁盘、网卡等）一个典型的传统Web应用实现了多种processes,andarequestforkA(child)process+blockingI/O(blockingI/OorBIO)multithreading,arequestcreateathread+blockingI/Omulti-processwebapplicationexample伪代码listenFd=newSocket();//创建监听器socketBind(listenFd,80);//绑定端口Listen(listenFd);//开始监听(;;){//接收客户端请求，通过新套接字建立连接connFd=Accept(listenFd);//fork子进程if((pid=Fork())===0){//在子进程中//BIO读取网络请求数据，阻塞，发生进程调度request=connFd.read();//BIO读取本地文件，阻塞，进程调度发生content=ReadFile('test.txt');//将文件内容写入响应Response.write(content);}}多线程应用其实和多进程类似，只是请求Allocatingaprocess被请求allocateathread代替了。线程比进程轻量级，占用系统资源少，有上下文切换（ps：所谓上下文切换，稍微解释一下：在单核CPU的情况下，一个线程中只能执行一个进程或任务同时，对于宏并行，需要根据时间片在多个进程或线程之间来回切换，保证每个进程和线程都有机会被执行），开销也更小；同时，线程之间更容易共享内存，方便上面提到的开发。Web应用有两个核心点，一个是线程模型，一个是I/O模型。那么阻塞I/O到底是什么？还有哪些其他I/O模型？别着急，先来看看什么是阻塞，什么是阻塞？什么是阻塞I/O？简而言之，阻塞就是在函数调用返回之前，当前进度（线程）线程会被挂起，进入等待状态。在这种状态下，当前的进度（线程）线程会被挂起，导致CPU进度（线程）线程进行调度。只有在所有内部工作执行完毕后，函数才会返回给调用者。所以阻塞I/O是指应用程序通过API调用I/O操作后，当前（线程）线程会进入等待状态，代码无法继续执行，此时CPU可以进行线程调度，即切换到其他可执行线程（thread）继续执行，当前线程（thread）会在底层I/O请求处理完后返回并继续执行multi-in（thread）线程+阻塞I/有什么问题模特儿？了解了什么是阻塞和阻塞I/O之后，我们来分析一下传统Web应用多线程（thread）+阻塞I/O模型的弊端。因为一个请求需要分配一个线程（thread），这样的系统在并发量大的时候需要维护大量的线程（thread），需要大量的上下文切换，需要大量的CPU，内存等系统资源来支撑，因此，当高并发请求进来时，CPU和内存开销会急剧上升，可能会迅速拖累整个系统，导致服务不可用。Nodejs应用实现接下来我们看看nodejs应用是如何实现的。事件驱动，单线程（主线程）非阻塞I/O在官网可以看到，nodejs的两大特点，一个是单线程事件驱动，一个是“非阻塞”"输入输出模型。单线程+事件驱动更容易理解。前端同学应该对js的单线程和事件循环机制很熟悉了，那我们主要研究一下这个“非阻塞I/O”到底是个什么东西。先来看一段nodejs服务端应用的常用代码，constnet=require('net');constserver=net.createServer();constfs=require('fs');服务器.listen(80);//监听端口//监听建立连接的事件server.on('connection',(socket)=>{//监听读取请求数据的事件socket.on('data',(data)=>{//异步读取本地文件fs.readFile('test.txt',(err,data)=>{//将读取的内容写入响应socket.write(data);socket.end();})});});可以看出，在nodejs中，我们可以通过异步的方式进行I/O操作。通过API调用I/O操作后，会立即返回，然后继续执行其他代码逻辑，那么为什么nodejs中的I/O是“非阻塞”的呢？在回答这个问题之前，我们先做一些准备工作。参考nodejs进阶视频讲解：进入学习读操作的基本步骤。首先看下一次读操作需要经过哪些步骤。用户程序调用I/O操作API，内部发出系统调用。用户态转入内核态系统发送I/O请求，等待数据就绪（如网络I/O，等待数据从网络到达socket；等待系统从磁盘读取数据等）数据准备好后，复制到内核缓冲区，从内核空间复制到用户空间，用户程序拿到数据。接下来，让我们看看操作系统中的I/O模型。多种I/O模型。BlockingI/O,non-blockingI/O,I/Omulti-channelMultiplexing(进程可以同时监听多个I/O设备就绪)signal-drivenI/OasynchronousI/O那么使用哪种I/O模型在节点？是上图中的“非阻塞I/O”吗？别着急，我们先往下看，了解下nodejs架构nodejs架构、线程、I/O模型分析最上层是我们编写nodejs应用代码时可以使用的API库，下层是一个中间层，用来连接nodejs和它所依赖的底层库，比如让js代码调用底层c代码库。来到底层，可以看到前端同学熟悉的V8，还有一些其他的底层依赖。请注意，有一个名为libuv的库，它是做什么的？从图中也可以看出，libuv帮助nodejs实现了底层线程池、异步I/O等功能。libuv其实是一个跨平台的C语言库，在windows、linux等不同平台下会调用不同的实现。这里我主要分析一下linux下libuv的实现，因为我们大部分的应用还是运行在linux环境下，平台的差异不会影响我们对nodejs原理的分析和理解。那么对于linux下的nodejs的I/O模型，libuv在不同的场景下其实提供了两种不同的实现，其中网络I/O的处理主要是通过epoll函数来实现的（其实就是I/O多路复用，在上图，select函数用于实现I/O多路复用，epoll可以理解为select函数的升级版，暂不详细分析），同时处理文件I/O通过多线程（线程池）+BlockingI/O来模拟异步I/O的实现下面是我写的一段nodejs底层实现的伪代码，帮助大家理解listenFd=newSocket();//创建监听socketBind(listenFd,80);//绑定端口Listen(listenFd);//开始监听(;;){//阻塞在epoll函数上，等待网络数据准备好//epoll可以在多个客户端连接上同时监听listenFd和数据是否准备好//clients代表当前所有的客户端连接，curFd表示epoll函数curFd=Epoll(listenFd,clients)最终得到的一个就绪连接；if(curFd===listenFd){//监听套接字接收到新的客户端连接，创建套接字intconnFd=Accept(listenFd);//将新创建的连接添加到epoll监听列表中clients.push(connFd);}else{//客户端连接数据准备好，读取请求数据request=curFd.read();//这里获取到请求数据后，可以发送数据事件进入nodejs事件循环...}}//libuv读取本地文件时，使用多线程（线程池）+BIO模拟异步I/OThreadPool.run((callback)=>{//在线程中使用BIO读取文件Stringcontent=Read('text.txt');//发送事件调用nodejs提供的回调});通过I/O复用+异步I/O进行多线程模拟配合事件循环机制，nodejs实现了单线程处理并发请求，不阻塞。那么回到前面提到的“非阻塞I/O”模型，其实nodejs并没有直接使用通常定义的非阻塞I/O模型，而是I/O多路复用模型+多线程BIO。我觉得“非阻塞I/O”其实更多的是对nodejs程序员的描述。从编码方式和代码执行顺序来看，nodejs的I/O调用确实是“非阻塞”的。应该明白，nodejs的I/O模型其实主要由多线程下的I/O多路复用和阻塞I/O组成，而处理高并发请求的主要作用就是I/O多路复用。好了，最后总结一下nodejs的线程模型和I/O模型相对于传统的web应用多线程（thread）+阻塞I/O模型的优缺点。Nodejs采用单线程模型，省去了系统的维护和切换。传入（thread）线程开销，多路复用的I/O模型可以防止nodejs的单线程阻塞在某个连接上。在高并发场景下，nodejs应用只需要创建和管理多个client连接对应的socket描述符，无需创建相应的进程或线程，大大降低了系统开销，因此可以同时处理更多的client连接到nodejs提高底层真实I/O操作的效率。如果底层I/O成为系统的性能瓶颈，nodejs仍然无法解决，即nodejs可以接收高并发请求，但如果需要处理大量慢速I/O操作（如读和读）写磁盘），它仍然可能导致系统资源过载。所以高并发不能简单的通过单线程+非阻塞I/O模型来解决CPU密集型应用，这可能会使nodejs的单线程模型成为写内存的性能瓶颈）
