阻塞与非阻塞概述

本概述介绍了 Node.js 中阻塞和非阻塞调用的区别。本概述将引用事件循环和 libuv，但不需要事先了解这些主题。读者应具备 JavaScript 语言和 Node.js 回调模式的基本知识。

“I/O”主要指与由 libuv 支持的系统磁盘和网络的交互。

阻塞

阻塞是指 Node.js 进程中额外 JavaScript 的执行必须等到一个非 JavaScript 操作完成。这是因为当阻塞操作发生时，事件循环无法继续运行 JavaScript。

在 Node.js 中，由于 CPU 密集型而非等待非 JavaScript 操作（如 I/O）而表现不佳的 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。原生模块也可能包含阻塞方法。

Node.js 标准库中所有的 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。一些方法也有阻塞的对应版本，其名称以 Sync 结尾。

代码比较

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  = ('node:fs');

const  = .('/file.md'); // blocks here until file is read

这是一个等效的异步示例：

const  = ('node:fs');

.('/file.md', (, ) => {
  if () {
    throw ;
  }
});

第一个示例看起来比第二个简单，但缺点是第二行会阻塞任何其他 JavaScript 的执行，直到整个文件被读取。请注意，在同步版本中，如果抛出错误，需要进行捕获，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，如示例所示。

让我们稍微扩展一下我们的示例：

const  = ('node:fs');

const  = .('/file.md'); // blocks here until file is read
.();
moreWork(); // will run after console.log

这是一个相似但不等效的异步示例：

const  = ('node:fs');

.('/file.md', (, ) => {
  if () {
    throw ;
  }

  .();
});
moreWork(); // will run before console.log

在上面的第一个示例中，console.log 会在 moreWork() 之前被调用。在第二个示例中，fs.readFile() 是非阻塞的，因此 JavaScript 的执行可以继续，moreWork() 会先被调用。能够在不等待文件读取完成的情况下运行 moreWork() 是一种关键的设计选择，它允许更高的吞吐量。

并发和吞吐量

Node.js 中的 JavaScript 执行是单线程的，因此并发性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非 JavaScript 操作（如 I/O）发生时继续运行。

举个例子，假设一个 Web 服务器的每个请求需要 50 毫秒完成，其中 45 毫秒是可以通过异步方式完成的数据库 I/O。选择非阻塞的异步操作，可以为每个请求释放出那 45 毫秒来处理其他请求。这仅仅是通过选择使用非阻塞方法而非阻塞方法，就在处理能力上产生了显著的差异。

事件循环与许多其他语言中的模型不同，在那些模型中，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，有一些模式应该避免。让我们看一个例子：

const  = ('node:fs');

.('/file.md', (, ) => {
  if () {
    throw ;
  }

  .();
});
.('/file.md');

在上面的例子中，fs.unlinkSync() 很可能在 fs.readFile() 之前运行，这将在文件实际被读取之前删除 file.md。一个更好的写法是完全非阻塞且保证按正确顺序执行的方式：

const  = ('node:fs');

.('/file.md', (, ) => {
  if () {
    throw ;
  }

  .();

  .('/file.md',  => {
    if () {
      throw ;
    }
  });
});

以上代码将一个非阻塞的 fs.unlink() 调用放在 fs.readFile() 的回调函数中，这保证了操作的正确顺序。

阻塞与非阻塞概述

阻塞

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并发和吞吐量

混合使用阻塞和非阻塞代码的危险

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