Node.js 事件循环机制与回调函数详解

本文深入解析Node.js的事件循环机制与回调函数原理。

Node.js 事件循环

一、Node.js 事件循环

Node.js采用单进程单线程架构，但借助事件与回调机制支持高并发，因此具备极高的性能表现。Node.js的每个API均为异步执行，并作为独立线程运行，通过异步函数调用处理并发任务。其事件机制主要基于设计模式中的观察者模式实现。Node.js的主线程类似于一个持续运行的while(true)事件循环，只要存在未退出的事件观察者，循环便不会结束。每个异步事件都会生成一个对应的事件观察者，一旦事件发生，系统即调用相应的回调函数。

1、事件驱动程序

Node.js采用事件驱动模型。当Web服务器接收到请求时，会立即关闭该连接并处理请求，随后去服务下一个Web请求。当原请求处理完成，结果被放回处理队列，待到达队列头部时，结果返回给用户。该模型具备极高的效率与可扩展性，因为Web服务器持续接收请求而不等待任何读写操作完成（即非阻塞式IO或事件驱动IO）。在事件驱动模型中，系统生成主循环监听事件，检测到事件时触发回调函数。

整个事件驱动流程实现简洁，类似于观察者模式：事件相当于主题(Subject)，而注册到该事件上的所有处理函数相当于观察者(Observer)。Node.js内置多个事件，开发者可通过引入events模块，实例化EventEmitter类来绑定和监听事件，如下实例所示：

 // 引入 events 模块 
var events = require('events'); 
// 创建 eventEmitter 对象 
var eventEmitter = new events.EventEmitter(); 
以下程序绑定事件处理程序： 
// 绑定事件及事件的处理程序 
eventEmitter.on('eventName', eventHandler); 
我们可以通过程序触发事件： 
// 触发事件 
eventEmitter.emit('eventName'); 

2、实例

创建main.js文件，代码如下所示：

// 引入 events 模块 
var events = require('events'); 
// 创建 eventEmitter 对象 
var eventEmitter = new events.EventEmitter(); 
// 创建事件处理程序 
var connectHandler = function connected() { 
  console.log('连接成功。'); 
  // 触发 data_received 事件 
  eventEmitter.emit('data_received'); 
} 
// 绑定 connection 事件处理程序 
eventEmitter.on('connection', connectHandler); 
// 使用匿名函数绑定 data_received 事件 
eventEmitter.on('data_received', function(){ 
  console.log('数据接收成功。'); 
}); 
// 触发 connection 事件 
eventEmitter.emit('connection'); 
console.log("程序执行完毕。"); 

Node.js 回调函数

二、Node.js 回调函数

Node.js中异步编程的直接体现即为回调。异步编程依托回调实现，但使用回调并不意味着程序自动变为异步。回调函数在任务完成后被调用，Node.js大量使用回调函数，其所有API均支持回调。例如，读取文件时可同时执行其他命令，文件读取完成后，文件内容作为参数传入回调函数。这种方式在执行代码时无需阻塞或等待文件I/O操作，从而大幅提升Node.js性能，使其能处理大量并发请求。

1、阻塞代码实例

创建一个文件test.txt，内容如下：

Hello World! 
fs.readFileSync() 
fs.readFile() 

创建test.js文件，代码如下：

console.log('-------程序开始执行--------');  
// 引入fs模块 
var fs = require("fs"); 
//同步读取文件 
var data = fs.readFileSync('test.txt','utf-8'); 
console.log(data.toString()); 
console.log('-------程序执行结束--------'); 

以上代码执行结果如下：

2、非阻塞代码实例

创建test.js文件，代码如下：

console.log('-------程序开始执行--------');  
// 引入fs模块 
var fs = require("fs"); 
//异步读取文件 
fs.readFile('test.txt','utf-8',function (err, data) { 
  if (err) return console.error(err); 
  console.log(data.toString()); 
}); 
console.log('-------程序执行结束--------');  

上述程序中，fs.readFile()为异步函数，用于读取文件。若读取过程中发生错误，错误信息将通过err对象输出；若无错误，readFile跳过err对象的输出，文件内容通过回调函数返回。

以上代码执行结果如下： 接下来删除input.txt文件，执行结果如下所示： 通过上述两个实例，我们了解了阻塞与非阻塞调用的区别。第一个实例在文件读取完成后才结束程序；第二个实例无需等待文件读取完成，即可同时执行后续代码，从而大幅提升程序性能。因此，阻塞调用按顺序执行，而非阻塞调用无需按顺序执行。若需处理回调函数的参数，必须将逻辑写在回调函数内部。

fs.readFileSync和fs.readFile

三、fs.readFileSync和fs.readFile

1、s.readFileSync

语法：fs.readFileSync(filename, [encoding])

接收参数：

filename：文件路径

options：option对象，包含encoding编码格式，该项为可选参数。

由于Node.js仅支持utf8、ucs2、ascii、binary、base64、hex等编码格式，不支持中文GBK或GB2312等编码。因此，若要读写GBK或GB2312格式文件的中文内容，必须使用额外模块iconv-lite。

2、fs.readFile

语法：fs.readFile(filename, [encoding], [callback(err,data)])

接收参数：

filename：文件路径

options：option对象，包含encoding编码格式，该项为可选参数。

callback：回调函数，传递两个参数：异常err和文件内容data。

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