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异步IO原理浅析

异步IO的好处

前端通过异步IO可以消除UI阻塞，假设请求资源A的时间为M,请求资源B的时间为N，那么同步的请求耗时为M+N，如果采用异步的方式占用时间为Max(M,N)。随着业务的复杂度提高，会引入分布式系统，时间的损耗会线性的增加，M+N+...和Max(M,N,...)还会放大同步和异步的差异。服务器资源中I/O是昂贵的，分布式I/O是更昂贵的。NodeJS适用于I/O密集型不适用于CPU密集型。

底层小知识

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CPU时钟周期:

1/cpu主频 -> 1s/3.1GHz

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P是并行系统中的处理器数量，f=Ws/W为串行部分的比例，s=1/f;

操作系统对计算机进行了抽象，将所有的输入输出设备抽象为文件，内核在进行文件I/O操作时，通过文件描述符进行管理，应用程序如果需要进行IO打开文件描述符，在进行文件和数量的读写，异步IO不带数据直接返回，要获取数据还需要通过文件描述符再次读取。
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Node对异步IO的实现

完美的异步IO应该是应用程序发起的非阻塞的调用，无需通过遍历或者事件循环等方式轮询。 Locale Dropdown

几个特殊的API

  • setTimeout和setInterval线程池不参与
  • process.nextTick()实现类似于setTimeout(function(){},0)每次调用放入队列中，在下一轮循环中取出。
  • setImmediate()比process.nextTick()优先级低
setTimeout(function(){
    console.log(1)
},0)

setImmediate(function(){
    console.log(2)
})

process.nextTick(function(){
    console.log(3)
})

new Promise((resolve, reject) => {
    console.log(4)
    resolve(4)
}).then(() => {
    console.log(5)
})

console.log(6)
//4 6  3  5 1 2

sleep函数实现

async function test(){
    console.log('start')
    await sleep(1000)
    console.log('end')
}

function sleep(ms){
    return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms))
}

test();

常用的Node控制异步技术手段

  • step、wind（提供等待的异步库），Bigpipe、Q.js
  • Async、Await
  • Promise/Deffered是一种限制性异步调用，延迟传递的处理方式。Promise是高级接口，事件是低级接口，低级接口可以构建更多复杂的场景，高级接口一旦定义，不太容易改变，不再有低级接口的灵活性，但对于解决问题非常有效。
  • 由于Node基于V8的原因，目前还不支持协程，协程不是进程或线程其执行过程更类似于子例程，或者说不带返回值的函数调用。
  • 一个程序可以包含多个协程，可以对比与一个进程包含多个线程，多个进程相对独立有自己的上下文，切换受系统控制，而协程也相对独立有自己的上下文，但是其切换由自己控制，当前协程切换到其他协程由当前协程来控制。