Node.js? is a JavaScript runtime built on Chrome's V8 JavaScript engine. Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient.
Node.js官網(wǎng)上的介紹铣墨，其中事件驅(qū)動非阻塞I/O模型是被大家所津津樂道的髓梅，但是有多少人真正了解其究竟呢？有人可能會想到libuv稀余，沒錯，libuv確實是其幕后英雄迟几。那么問題又來了敌厘，到底是怎么用libuv實現(xiàn)的呢？下面我們來一探究竟虐骑。
libuv當(dāng)初主要就是為Node.js開發(fā)的，提供跨平臺的事件驅(qū)動異步I/O能力赎线，當(dāng)然現(xiàn)在肯定不僅限于Node.js使用廷没。我們先來看一下libuv的Design overview。
從架構(gòu)圖上看垂寥，libuv是對多個平臺上的事件驅(qū)動異步I/O庫進行了封裝颠黎，如Linux下的epoll另锋、FreeBSD下的kqueue、Solaris下的event ports狭归、Windows下的IOCP夭坪。
上圖所描述的事件循環(huán)是libuv中最重要的概念，其中的Poll for I/O就是事件驅(qū)動異步I/O能力的核心过椎。到這里我們有必要先了解一些基礎(chǔ)知識室梅，Linux IO模式及 select、poll疚宇、epoll詳解亡鼠，否則后面的東西就不是特別好理解了。
正題
經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)灰嫉，應(yīng)該對libuv有了一個整體的印象拆宛，總結(jié)一下嗓奢， libuv其實就是把各種handle和io_watcher放到事件循環(huán)里讼撒，然后每一次循環(huán)都去檢查一下是否有他們關(guān)心的事件需要處理，有則調(diào)用相應(yīng)的callback股耽，沒有則繼續(xù)循環(huán)根盒。要想弄清楚Node.js之異步那些事，我們需要關(guān)心的是物蝙，Node.js如何運行事件循環(huán)炎滞，何時把handle和io_watcher放入事件循環(huán)，以及如何調(diào)用相應(yīng)的callback诬乞。
開始之前册赛，本次分析的代碼版本為Node.js v0.12.6，Linux平臺震嫉。
Run
node.cc中Start方法運行事件循環(huán)森瘪，精華部分如下。唯一有些特別的地方就是票堵，在一個while循環(huán)中包了兩個uv_run扼睬，模式分別是UV_RUN_ONCE和UV_RUN_NOWAIT，其原因在中間的兩行注釋中已經(jīng)說得很明白了悴势。
...
bool more;
do {
more = uv_run(env->event_loop(), UV_RUN_ONCE);
if (more == false) {
EmitBeforeExit(env);
// Emit `beforeExit` if the loop became alive either after emitting
// event, or after running some callbacks.
more = uv_loop_alive(env->event_loop());
if (uv_run(env->event_loop(), UV_RUN_NOWAIT) != 0)
more = true;
}
} while (more == true);
...
然后我們可以看看core.c中uv_run方法的代碼窗宇，跟上面事件循環(huán)的流程圖是可以一一對應(yīng)的。
Data Structure
繼續(xù)看代碼之前特纤，有必要先了解一下重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相互的關(guān)系军俊，以便更好的理解。
io_watcher
接著我之前文章Node.js之HelloWorld背后的大坑的思路捧存，還拿Hello World舉例子粪躬，跟libuv有關(guān)的代碼都在tcp_warp.cc里面了官硝。
TCPWrap::New
stream.c中uv__stream_init方法有如下代碼，將io_watcher的cb設(shè)置為uv__stream_io短蜕，fd設(shè)置為-1氢架，這里只是在stream層面做的初始化設(shè)置，后面到tcp層面還會有相應(yīng)的改變朋魔。
uv__io_init(&stream->io_watcher, uv__stream_io, -1);
TCPWrap::Bind
tcp.c的maybe_new_socket方法中岖研，uv__socket方法生成了新的fd，uv__stream_open方法將其設(shè)置到io_watcher的fd警检。
TCPWrap::Listen
tcp.c的uv_tcp_listen方法中有如下代碼孙援，將io_watcher的cb設(shè)置為uv__server_io，uv__server_io里面會調(diào)用connection_cb扇雕，connection_cb已經(jīng)被設(shè)置為cb拓售，而這個cb正是tcp_wrap.cc中的TCPWrap::OnConnection方法。
...
tcp->connection_cb = cb;
/* Start listening for connections. */
tcp->io_watcher.cb = uv__server_io;
uv__io_start(tcp->loop, &tcp->io_watcher, UV__POLLIN);
...
core.c中uv__io_start方法有如下代碼镶奉，利用void* watcher_queue[2]變量將io_watcher加入到uv_loop_t的隊列中去础淤，具體操作詳見queue.h。將uv_loop_t的uv__io_t** watchers當(dāng)做數(shù)組使用哨苛，fd為下標(biāo)鸽凶，io_watcher為對應(yīng)的值。
...
if (QUEUE_EMPTY(&w->watcher_queue))
QUEUE_INSERT_TAIL(&loop->watcher_queue, &w->watcher_queue);
if (loop->watchers[w->fd] == NULL) {
loop->watchers[w->fd] = w;
loop->nfds++;
}
...
uv__io_poll
linux-core.c中的uv__io_poll方法建峭，一行一行的讀就可以了玻侥，前面的鋪墊已經(jīng)做得很充分了，只要讀懂謎底便可揭曉亿蒸。
未完
- 接下來我們來說說
process.nextTick(callback)的事凑兰，在node.js中定義如下，把callback放到了nextTickQueue隊列中边锁，那么Node.js是在什么時候消費這個隊列的呢姑食？
function nextTick(callback) {
// on the way out, don't bother. it won't get fired anyway.
if (process._exiting)
return;
var obj = {
callback: callback,
domain: process.domain || null
};
nextTickQueue.push(obj);
tickInfo[kLength]++;
}
-
tcp_wrap.cc中TCPWrap::OnConnection方法有如下代碼，MakeCallback方法的出處如下圖砚蓬。
tcp_wrap->MakeCallback(env->onconnection_string(), ARRAY_SIZE(argv), argv);
-
async-wrap.cc中MakeCallback方法有如下代碼矢门。
env()->tick_callback_function()->Call(process, 0, NULL);
-
node.cc中SetupNextTick方法有如下代碼，對tick_callback_function()進行了設(shè)定灰蛙。
env->set_tick_callback_function(args[1].As<Function>());
-
node.cc中SetupProcessObject方法有如下代碼祟剔，SetupNextTick被設(shè)定為process中的_setupNextTick方法。
NODE_SET_METHOD(process, "_setupNextTick", SetupNextTick);
-
node.js中startup.processNextTick方法有如下代碼摩梧。
process._setupNextTick(tickInfo, _tickCallback, _runMicrotasks);
-
node.js中_tickCallback方法代碼如下物延，消費nextTickQueue隊列中的callback方法。
function _tickCallback() {
var callback, threw, tock;
scheduleMicrotasks();
while (tickInfo[kIndex] < tickInfo[kLength]) {
tock = nextTickQueue[tickInfo[kIndex]++];
callback = tock.callback;
threw = true;
try {
callback();
threw = false;
} finally {
if (threw)
tickDone();
}
if (1e4 < tickInfo[kIndex])
tickDone();
}
tickDone();
}
省略去中間步驟仅父，實際上是產(chǎn)生了如下的調(diào)用關(guān)系叛薯。
TCPWrap::OnConnection()
↓↓↓
_tickCallback()
總結(jié)
簡單說浑吟，整個過程是這樣的，事件循環(huán)中有相應(yīng)I/O事件發(fā)生的時候耗溜，libuv調(diào)用Node.js C++部分的回調(diào)组力，C++部分調(diào)用JavaScript部分的回調(diào)，順便調(diào)用nextTick設(shè)定的回調(diào)抖拴。
還是認(rèn)真讀代碼吧燎字，以上寫的僅供參考。
