Node.js 异步模式浅析

浏览数：26 / 时间：2015年06月09日

注:此文是node.js实战读后的总结。

在平常的脚本语言中都是同步进行的，比如php，服务器处理多个请求的方法就是并行这些脚本。多任务处理，多线程等等。但是这种处理方式也有一个问题:每一个进程或者线程都会耗费大量的系统资源。如果有一种方法可以最大化的利用CPU的计算能力和可用内存以减少资源浪费那就极好了。这样，我们的node.js就应运而生了。

上一个node.js最简单的异步编程案例:

 1 var fs = require(‘fs‘);
 2 
 3 var file;
 4 
 5 fs.open(
 6     ‘info.txt‘,‘r‘,
 7     function(err,handle){
 8         var buf = new Buffer(100000);
 9     fs.read(
10     handle,buf,0,100000,null,
11     function(err,length){
12         console.log(buf.toString(‘utf8‘,0,length));
13         fs.close(handle,function(){});
14     });
15         
16     }
17 );

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从这个例子我们就可以看到在异步函数中使用的最多的回调函数，这些回调函数至少包含一个参数，即最后操作的状态（成功还是失败），一般而言还有第二个参数，即最后操作返回的结果或信息（比如文件句柄，数据库连接，查询到的数据等），一些回调函数可能还包含更多的参数.假设err代表返回的状态参数，则该参数的值一般会有以下几种情况：1.null：表示操作成功，并且会有一个返回值(如果你需要的话).2.一个error对象的实例:通常人们习惯在error对象上添加code字段并且用message字段来保存错误信息(注:这种方式可以让我们写出的非阻塞代码更具可控性)。对上面的代码进行优化加上错误处理:

 1 var fs = require(‘fs‘);
 2 
 3 var file;
 4 
 5 fs.open(
 6     ‘info.txt‘,‘r‘,
 7     function(err,handle){
 8         //第一种错误处理方式
 9         if(err)
10         {
11             console.log("ERROR:"+ err.code + "("+err.message+")");
12             return;
13         }
14         var buf = new Buffer(100000);
15     fs.read(
16     handle,buf,0,100000,null,
17     function(err,length){
18         //第二种错误处理方式
19         if(err){
20              console.log("ERROR:"+err.code+"("+err.message+")");
21         }else{
22             console.log(buf.toString(‘utf8‘,0,length));
23             fs.close(handle,function(){});
24         }
25         
26     });
27         
28     }
29 );

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但是，在异步处理的过程中得注意this的用法以及函数作用域的变化，看下面的代码:

 1 var fs = require(‘fs‘);
 2 
 3 function FileObject(){
 4     this.filename = ‘‘;
 5 
 6     this.file_exists = function(callback){
 7         console.log("About to open:"+this.filename);
 8         fs.open(this.filename,‘r‘,function(err,handle){
 9             if(err){
10                 console.log("Can‘t open:"+ this.filename);
11                 callback(err);
12                 return;
13             }
14             fs.close(handle,function(){});
15             callback(null,true);
16         });
17     };
18 }
19 
20 var fo = new FileObject();
21 fo.filename = ‘info‘;
22 fo.file_exists(function(err,results){
23     if(err){
24         console.log("ERROR:"+err.code+"("+err.message+")");
25         return;
26     }
27     console.log("file exists!!!");
28 });

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我们原本以为输出的应该是:

About to open:info

Can‘t open:info

但是实际上确实:

About to open:info

Can‘t open:undefined

ERROR:ENOENT(ENOENT, open ‘G:\nodejs\info‘)

这是为什么呢？在我们的理解中，大多数情况下，当一个函数嵌套在另一个函数中时，他就会自动继承父函数的作用域，因而就能访问所有的变量了。但是为什么我们嵌套的回调函数却没有出现我们以为的输出呢？

这个问题得归结于this关键字和异步回调函数本身。在我们调用fs.open函数的时候，他会先初始化自己，然后调用底层的操作系统函数（在我们的代码中，就是打开文件），并且把回调函数插入到node.js的事件队列中去，执行完会立即返回给file_exists函数，然后退出。当fs.open完成任务后，node就会调用该回调函数，但此时，该函数已经不再拥有FileObject这个类的继承关系了，所以回调函数会重新赋予新的this指针，在这一过程中我们就丢失了我们的FileObject的this指针，故我们就不能访问我们的file_name。但是在这个过程中，回调函数的作用域还保留着。这里关系到nodejs的事件模式（参考资料:http://nodejs.org/docs/latest/api/events.html),这个也是nodejs的一个重要特性，我们现在不多说。这种错误最常见的解决方法就是把消失的this指针保存在变量中，下面我们来重写

 1 this.file_exists = function(callback){
 2         //用一个变量来储存this指针
 3         var self = this;
 4         console.log("About to open:"+self.filename);
 5         fs.open(this.filename,‘r‘,function(err,handle){
 6             if(err){
 7                 console.log("Can‘t open:"+ self.filename);
 8                 callback(err);
 9                 return;
10             }
11             fs.close(handle,function(){});
12             callback(null,true);
13         });
14     };

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好了，这样我们的输出就和我们想象中的一样了，我们在写代码时一定不要忘了this的变化，不然就可能出现很多bug = = .

好，我们接着说.我们都知道Node运行在单线程中，使用事件轮询来调用外部函数和服务。它将回调函数插入事件队列中来等待响应，并且尽快执行回调函数。好，下面我们来看一个函数，这个函数的功能就是计算两个数组的交叉元素：

 1 function compute_intersection(arr1,arr2,callback){
 2     var results = [];
 3     for(var i = 0; i<arr1.length; i++)
 4         for(var j = 0; j<arr2.length; j++){
 5             if(arr1[i] == arr2[j]){
 6                 results.push(arr1[i]);
 7                 bareak;
 8             }
 9         }
10     callback(null,true);
11 }

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当我数组中的元素特别大时，该函数就会耗费大量的计算时间。我们知道在单线程模式中，node.js在同一时间只能做一件事，所以这耗费的大量时间将会成为一个问题。而比如其他一些计算哈希。摘要（digest）或者其他一下耗费时间的操作就可能导致应用处于假死的状态。所以说node.js并不适合计算服务器，nodejs更适合常见的网络任务，比如那些需要大量I、O或者需要向其他服务请求的任务，如果需要一个大量计算的服务器，第一个解决方法就是把这些操作迁移到其他服务器上去，然后用nodejs远程调用。但如果只是偶尔执行这种任务，那么还有第二种解决方法，那就是利用全局对象process的nextTick方法，该方法的作用就是告诉系统，我不要执行控制权，你在你空闲的时候执行我给你的函数就行了.

好，异步中的一些陷井和基本已经介绍完了，欢迎大家补充。

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