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[译] 阻塞与非阻塞概述

原文：Overview of Blocking vs Non-Blocking

本文讲述 Node.js 中阻塞与非阻塞调用之间的区别。文中会涉及事件循环和 libuv 的话题，但不需要事先了解这些主题。文中假设读者对 JavaScript 和 Node.js 的回调模式具有基本的了解。

文中“I/O”主要是指由 libuv 提供的与系统磁盘和网络的交互。

阻塞

当 Node.js 进程中其余的 JavaScript 必须等到一个非 JavaScript 操作完成后才能执行时，称之为阻塞。这种情形的发生是因为当一个阻塞操作出现时事件循环无法继续执行 JavaScript。

Node.js 中，由于 CPU 密集计算而不是等待某个非 JavaScript 操作（如 I/O 操作）导致的性能问题，通常不称为阻塞。最常见的阻塞操作是 Node.js 标准库中那些使用 libuv 的同步方法。原生模块也可能有阻塞方法。

Node.js 标准库中提供的所有异步 I/O 方法都是非阻塞的，且接受回调函数。部分方法也提供以 Sync 开头命名的阻塞版本。

代码比较

阻塞方法以同步方式执行，非阻塞方法以异步方式执行。

以文件系统模块为例，这是同步方式的文件读取：

const fs = require('fs');
const data = fs.readFileSync('/file.md'); // 阻塞在这，直到文件读取完成

以下是相应的异步版本：

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err;
});

第一个例子看起来比第二个要简单一些，但缺点是第二行会阻塞其余 JavaScript 代码的执行直到整个文件读取完成。注意，在同步版本中如果有错误抛出，则需要被捕获，否则整个线程会崩溃。而异步版本中，则可以由编写者决定是否应该直接抛出。

让我们稍微扩展一下我们的例子：

const fs = require('fs');
const data = fs.readFileSync('/file.md'); // 阻塞在这，直到文件读取完成
console.log(data);
// moreWork(); 在 console.log 之后运行

接下来，是相似但并不等价的异步版本：

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});
// moreWork(); 在 console.log 之前运行

在这里的第一个例子中，console.log 会在 moreWork() 之前被调用。在第二个例子中 fs.readFile() 是非阻塞的，所以 JavaScript 将继续执行下去，moreWork() 会先被调用。这种不用等待文件读取完成就执行 moreWork() 的能力是高吞吐量得以实现的关键设计抉择。

并发性与吞吐量

Node.js 中 JavaScript 是单线程执行的，所以并发是指事件循环在完成其它工作后执行 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保证事件循环在非 JavaScript 操作（如 I/O）发生时能够持续运行。

例如，考虑这样一个场景，对 Web 服务器的每个请求耗时 50ms，其中 45ms 是可以异步执行的数据库 I/O 。使用异步非阻塞操作可以释放这 45ms 去处理其它的请求。选择非阻塞方法相较于使用阻塞方法，将带来的显著的容量提升。

事件循环不同于其它编程语言采用的创建线程处理并发工作的模型。

阻塞与非阻塞混用的危险

在处理 I/O 相关操作时，应该避免使用某些模式。让我们看一個例子:

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});
fs.unlinkSync('/file.md');

在这个例子中，fs.unlinkSync() 很有可能在 fs.readFile() 之前运行，导致 file.md 在读取完成之前被删除。更好的实现方法是，完全使用非阻塞并确保按正确的顺序执行：

const fs = require('fs');
fs.readFile('/file.md', (readFileErr, data) => {
  if (readFileErr) throw readFileErr;
  console.log(data);
  fs.unlink('/file.md', (unlinkErr) => {
    if (unlinkErr) throw unlinkErr;
  });
});

这里在 fs.readFile() 的回调函数中使用非阻塞的 fs.unlink() 方法，确保了操作顺序的正确。

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