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事件驱动模型、Nodejs作为事件驱动模型与多线程编程模型之间的

事件驱动模型、Nodejs作为事件驱动模型与多线程编程模型之间的

作者: Tenloy | 来源:发表于2018-05-14 19:04 被阅读312次

声明:本文的内容多是取自网上的一些概念、材料,梳理了一下看过之后自己的理解(文章中会注明部分内容来源)

本文的学习目的:nodejs是一门事件驱动模型的技术,但是以前看到的时候,老是一概而过,今天细想之下,发现自己只是模糊的知其然,而不知所以然,所以今天就想系统的梳理一下:nodejs作为事件驱动模型的技术与传统ThreadPerConnection多线程模型的区别?

首先,什么是事件驱动模型?

通俗点来讲:事件驱动模型与消息驱动模型的区别

假设系统是这样的:处理A事后还有B事要处理
    事件驱动程序模型:(类似发布订阅模式)
        告诉处理A事的程序B事是如何做的,在A事处理完后,直接调用处理B事的程序(或接口)来处理B事。

    消息驱动程序模型:
        处理完A事,放个消息在某个地方,意思是我处理完A事了,此时,处理A的程序已经完事大吉了。至于何时,如何处理B事,由另一个程序根据那个消息来处理。这就是基于消息的。
        在需要等待条件触发时,B会不断地检查这个条件,直到条件满足,这是很浪费cpu时间的

两种驱动模型的运用:

Windows消息

当一个窗体或者控件需要让另外一个窗体或者消息执行某个动作,就向那个窗体发一个消息,放到对方的消息队列中,然后对方有一个消息循环不停的读取消息队列,并执行相应的动作。

C#事件

某个窗体或者控件在执行某个动作的时候(或者之前、或者之后)会主动引发一个事件,如果其他窗体或者控件对这个事件感兴趣,就可以注册这个事件,从而在事件被引发时可以执行一些相关的操作。

iOS的事件就得提到runloop循环机制:

一个死循环,这个死循环包括两个部分,第一个部分是按照一定的条件接收并选择一个要处理的事件(IOKit传来的事件),第二个部分就是事件的处理过程(hitTest消息处理)。
程序的执行过程就是选择事件和处理事件,而当没有任何事件触发时,程序会因查询事件队列失败而进入睡眠状态,从而释放cpu。

事件驱动模型 详解

来自百科

1.要理解事件驱动和程序,就需要与非事件驱动的程序进行比较。实际上,现代的程序大多是事件驱动的,比如多线程的程序,肯定是事件驱动的。早期则存在许多非事件驱动的程序,这样的程序,在需要等待某个条件触发时,会不断地检查这个条件,直到条件满足,这是很浪费cpu时间的。而事件驱动的程序,则有机会释放cpu从而进入睡眠态(注意是有机会,当然程序也可自行决定不释放cpu),当事件触发时被操作系统唤醒,这样就能更加有效地使用cpu.

2.再说什么是事件驱动的程序。一个典型的事件驱动的程序,就是一个死循环,并以一个线程的形式存在,这个死循环包括两个部分,第一个部分是按照一定的条件接收并选择一个要处理的事件,第二个部分就是事件的处理过程。程序的执行过程就是选择事件和处理事件,而当没有任何事件触发时,程序会因查询事件队列失败而进入睡眠状态,从而释放cpu。

3.事件驱动的程序,必定会直接或者间接拥有一个事件队列,用于存储未能及时处理的事件。

4.事件驱动的程序的行为,完全受外部输入的事件控制,所以,事件驱动的系统中,存在大量这种程序,并以事件作为主要的通信方式。

5.事件驱动的程序,还有一个最大的好处,就是可以按照一定的顺序处理队列中的事件,而这个顺序则是由事件的触发顺序决定的,这一特性往往被用于保证某些过程的原子化。

6.目前windows,linux,nucleus,vxworks都是事件驱动的,只有一些单片机可能是非事件驱动的。

事件模式耦合高,同模块内好用;消息模式耦合低,跨模块好用。事件模式集成其它语言比较繁琐,消息模式集成其他语言比较轻松。事件是侵入式设计,霸占你的主循环;消息是非侵入式设计,将主循环该怎样设计的自由留给用户。如果你在设计一个东西举棋不定,那么你可以参考win32的GetMessage,本身就是一个藕合度极低的接口,又足够自由,接口任何语言都很方便,具体应用场景再在其基础上封装成事件并不是难事,接口耦合较低,即便哪天事件框架调整,修改外层即可,不会伤经动骨。而如果直接实现成事件,那就完全反过来了。

单线程编程模型、多线程编程模型、事件驱动模型(单线程模型)的对比?

以下内容来自https://blog.csdn.net/solo_ws/article/details/50731868

事件驱动编程是一种编程范式,这里程序的执行流由外部事件来决定。它的特点是包含一个事件循环,当外部事件发生时使用回调机制来触发相应的处理。另外两种常见的编程范式是(单线程)同步以及多线程编程。

让我们用例子来比较和对比一下单线程、多线程以及事件驱动编程模型。下图中展示了随着时间的推移,这三种模式下程序所做的工作。这个程序有3个任务需要完成,每个任务都在等待I/O操作时阻塞自身。阻塞在I/O操作上所花费的时间已经用灰色框标示出来了。


三种类型编程模型的对比.png
单线程同步模型

任务按照顺序执行。如果某个任务因为I/O而阻塞,其他所有的任务都必须等待,直到它完成之后它们才能依次执行。这种明确的执行顺序和串行化处理的行为是很容易推断得出的。如果任务之间并没有互相依赖的关系,但仍然需要互相等待的话这就使得程序不必要的降低了运行速度。

多线程版本

这3个任务分别在独立的线程中执行。这些线程由操作系统来管理,在多处理器系统上可以并行处理,或者在单处理器系统上交错执行。这使得当某个线程阻塞在某个资源的同时其他线程得以继续执行。与完成类似功能的同步程序相比,这种方式更有效率,但程序员必须写代码来保护共享资源,防止其被多个线程同时访问。多线程程序更加难以推断,因为这类程序不得不通过线程同步机制如锁、可重入函数、线程局部存储或者其他机制来处理线程安全问题,如果实现不当就会导致出现微妙且令人痛不欲生的bug。

事件驱动模型

在事件驱动版本的程序中,3个任务交错执行,但仍然在一个单独的线程控制中。当处理I/O或者其他昂贵的操作时,注册一个回调到事件循环中,然后当I/O操作完成时继续执行。回调描述了该如何处理某个事件。事件循环轮询所有的事件,当事件到来时将它们分配给等待处理事件的回调函数。这种方式让程序尽可能的得以执行而不需要用到额外的线程。事件驱动型程序比多线程程序更容易推断出行为,因为程序员不需要关心线程安全问题。

优缺点补充:

以下内容来自https://blog.csdn.net/jmxyandy/article/details/7338889

ThreadPerConnection的多线程模型(比如Java

优点:简单易用,效率也不错。在这种模型中,开发者使用同步操作来编写程序,比如使用阻塞型I/O。使用同步操作的程序能够隐式地在线程的运行堆栈中维护应用程序的状态信息和执行历史,方便程序的开发。

缺点:没有足够的扩展性。如果应用程序只需处理少量的并发连接,那么对应地创建相应数量的线程,一般的机器都还能胜任;但如果应用程序需要处理成千上万个连接,那么为每个连接创建一个线程也许是不可行的。

事件驱动的单线程模型

优点:扩展性高,通常性能也比较好。在这种模型中,把会导致阻塞的操作转化为一个异步操作,主线程负责发起这个异步操作,并处理这个异步操作的结果。由于所有阻塞的操作都转化为异步操作,理论上主线程的大部分时间都是在处理实际的计算任务,少了多线程的调度时间,所以这种模型的性能通常会比较好。

缺点:要把所有会导致阻塞的操作转化为异步操作。一个是带来编程上的复杂度,异步操作需要由开发者来显示地管理应用程序的状态信息和执行历史。第二个是目前很多广泛使用的函数库都很难转为用异步操作来实现,即是可以用异步操作来实现,也将进一步增加编程的复杂度。

并发系统通常既包含异步处理服务,又包含同步处理服务。系统程序员有充分的理由使用异步特性改善性能。相反,应用程序员也有充分的理由使用同步处理简化他们的编程强度。

当我们面对如下的环境时,事件驱动模型通常是一个好的选择:

  • 程序中有许多任务,而且…
  • 任务之间高度独立(因此它们不需要互相通信,或者等待彼此)而且…
  • 在等待事件到来时,某些任务会阻塞。

当应用程序需要在任务间共享可变的数据时,这也是一个不错的选择,因为这里不需要采用同步处理。

网络应用程序通常都有上述这些特点,这使得它们能够很好的契合事件驱动编程模型。

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