1.1 异步I/O

首先，node的异步I/O不等于非阻塞I/O。非阻塞I/O调用后会虽然也是立即返回，但是应用层会不断的重复I/O操作去轮询系统是否完成数据读取，让CPU处理状态判断，对CPU造成资源的浪费。

然而在异步I/O里，基于多子线程的方式去解决了非阻塞I/O的问题，应用层(主线程)发起I/O请求后，就不再过问情况了。然后让子线程来完成数据获取，当读写完成后通知主线程。

1.2 事件循环

当子线程完成并通知主线程后，主线程在什么时机去调用呢？这时候就得说到事件循环。事件循环类似于while(true)的一个程序，在每次循环的时候，都会去检查一下是否有事件待处理，如果有就取出执行，否则继续下一次循环。

那主线程是去哪里检查呢，这里就要引入观察者这个概念，每次事件循环中有一个或者多个观察者，按照优先级依次进行询问和处理。

所以，事件循环是一个典型的生产/消费模型，异步I/O、网络请求等是事件的生产者，这些事件被传递到对应的观察者那里，等待事件循环取出并处理。

那么，从主线程生产事件到消费事件这个过程中，发生了哪些“不为人知”的事情呢？

1.2.1 请求对象

当调用异步I/O时，会创建一个请求对象，该对象包含了传入的参数和当前方法上下文，以及我们最关注的回调函数。创建完成后，将其推入线程池中等待执行。至此，主线程的调用立即返回，继续执行当前任务的后续操作。

1.2.2 执行回调

当线程池中有可用线程池时，会对请求对象进行调用，执行完毕后，会将执行结果记录在对象中，归还线程，并且告诉观察者自己已经ready，然后观察者会把它放入队列中。

当主线程来询问观察者时，就可以取出请求对象，并且执行上面的回调函数。至此，整个异步I/O的流程就结束了。

nodejs是单线程(single thread)运行的，通过一个事件循环(event-loop)来循环取出消息队列(event-queue)中的消息进行处理,处理过程基本上就是去调用该消息对应的回调函数。消息队列就是当一个事件状态发生变化时，就将一个消息压入队列中。

当涉及到I/O操作的时候，nodejs会开一个独立的线程来进行异步I/O操作，操作结束以后将消息压入消息队列。

对于Nginx服务器，很多人都是比较的熟悉，Nginx采用纯C编写而成，用于做Web服务器，在反向代理和负载均衡等服务方面有很好的优势。Node与Nginx服务器有着相似的地方，都是采用事件驱动。

浏览器中JavaScript在单线程上执行，而且还与UI渲染共用一个线程，JavaScript在执行的时候UI渲染和响应应是出于停滞状态。（如果脚本执行的时间超过100毫秒，用户就会感到页面卡顿）。遇到这些情况，我们就会想到异步的方式消除这些等待的问题，对于异步和同步的概念就不做介绍了。

=接下来我们具体的来了解一下NodeJS的事件驱动和非阻塞I/O这些特点，了解这些对于我们更好的学习NodeJS开发和构建高性能的Web平台有更加深远的意义。

1.I/O操作概述：

I/O操作对于任何一个开发者来说都不会陌生，现在我们就简单的谈一下NodeJS的I.O操作。I/O操作分为：单线程串行依次执行；多线程并行执行。这两种方式各有优势和缺点，多线程的代价在于创建线程和执行期线程上下文切换的开销较大，并且多线程面临锁、状态同步的问题。单线程安装顺序执行，在执行中任何一个稍慢都会导致后续执行代码阻塞。对于任务的串行执行（概念上类似于同步执行）和任务的并行执行的描述有如下图：

 　　　　　　　　　　　　          

在NodeJS中利用单线程，远离死锁、状态同步问题，利用异步I/O，让单线程远离阻塞，以便更好的使用CPU。异步I/O是期望I/O的调用不再阻塞后续运算，将原有等待I/O完成这段时间分配给其他需要的业务去执行。　　　

很多时候一些开发者对异步/同步和阻塞/非阻塞的概念有些分不清，这两者没有什么关联。阻塞I/O是调用之后一定要等到系统内核层面完成所有操作后，调用才结束。非阻塞I/O是在调用后立即返回。关于阻塞I/O和非阻塞I/O有如下图：

 

2.NodeJS异步I/O解析：

事件循环：在进程启动时，Node会创建一个类似于while(true)的循环，每执行一次循环体的过程称为Tick，每个Tick的过程就是查看是否有时间待处理。

观察者：每个时间循环中有一个或多个观察者，判断是否有事件要处理的过程就是向这些观察者询问是否又要处理的事件。

请求对象：从JavaScript发起调用到内核执行完I/O操作的过渡过程中，存在一种中间产物，就是请求对象。

I/O线程池：组装好请求、送入I/O线程池等待执行，完成第一步I/O操作，进入第二部分回调通知。（在Windows中，线程池中的I/O操作调用完毕之后，会将获取的结果存在req->result属性上，然后调用PostQueuedCompletionStatus()通知IOCP，告知当前对象操作已经完成。）

异步I/O有如下图：