浅析libuv源码-node事件轮询解析(3)
好像博客有观众，那每一篇都画个图吧！
本节简图如下。
上一篇其实啥也没讲，不过node本身就是这么复杂，走流程就要走全套。就像曾经看webpack源码，读了300行代码最后就为了取package.json里面的main属性，导致我直接弃坑了，垃圾源码看完对脑子没一点好处。回头看了我之前那篇博客，同步那块讲的还像回事，异步就惨不忍睹了。不过讲道理，异步中涉及锁、底层操作系统API(iocp)的部分我到现在也不太懂，毕竟没有实际的多线程开发经验，只是纯粹的技术爱好者。
这一篇再次进入libuv内部，从uv_fs_stat开始，操作系统以windows为准，方法源码如下。
// 参数分别为事件轮询对象loop、管理事件处理的对象req、路径path、事件回调cb int uv_fs_stat(uv_loop_t* loop, uv_fs_t* req, const char* path, uv_fs_cb cb) { int err; INIT(UV_FS_STAT); err = fs__capture_path(req, path, NULL, cb != NULL); if (err) { return uv_translate_sys_error(err); } POST; }
其实Unix版本的代码更简洁，直接就是
int uv_fs_stat(uv_loop_t* loop, uv_fs_t* req, const char* path, uv_fs_cb cb) { INIT(STAT); PATH; POST; }
问题不大，都是三步。
前面两步在那篇都有介绍，这里就不重复了。大概就是根据操作类型初始化req对象，然后处理一下路径，分配合理的空间给path字符串这些。
重点还是放在POST宏。
#define POST \ do { \ if (cb != NULL) { \ uv__req_register(loop, req); \ // word_req是一个类型为uv__work的结构体 // UV__WORK_FAST_IO是I/O操作类型 // uv__fs_work是一个函数 // uv__fs_done也是一个函数 uv__work_submit(loop, \ &req->work_req, \ UV__WORK_FAST_IO, \ uv__fs_work, \ uv__fs_done); \ return 0; \ } else { \ uv__fs_work(&req->work_req); \ return req->result; \ } \ } \ while (0)
由于只关注异步操作，所以看if分支。参数已经在注释中给出，还需要注意的一个点是方法名，register、submit，即注册、提交。意思是，异步操作中，在这里也不是执行I/O的地点，实际上还有更深入的地方，继续往后面看。
uv__req_register这个就不看了，简单讲是把loop的active_handle++，每一轮轮询结束后会检测当前loop是否还有活跃的handle需要处理，有就会继续跑，判断标准就是active_handle数量是否大于0。
直接看下一步uv__work_submit。
// uv__word结构体 struct uv__work { void (*work)(struct uv__work *w); void (*done)(struct uv__work *w, int status); struct uv_loop_s* loop; void* wq[2]; }; // 参数参考上面 init_once是一个方法 void uv__work_submit(uv_loop_t* loop, struct uv__work* w, enum uv__work_kind kind, void (*work)(struct uv__work* w), void (*done)(struct uv__work* w, int status)) { uv_once(&once, init_once); w->loop = loop; w->work = work; w->done = done; post(&w->wq, kind); }
又是两部曲，第一个uv_once如其名，这个方法只会执行一次，然后将loop对象和两个方法挂在前面req的uv__work结构体上，最后调用post。
uv_once这个方法有点意思，本身跟stat操作本身毫无关系，只是对所有I/O操作做一个准备工作，所有的I/O操作都会预先调一下这个方法。windows、Unix系统的处理方式完全不同，这里贴一贴代码，Unix不想看也看不懂，搞搞windows系统的。
void uv_once(uv_once_t* guard, void (*callback)(void)) { // 调用过方法此处ran为1 直接返回 if (guard->ran) { return; } uv__once_inner(guard, callback); } static void uv__once_inner(uv_once_t* guard, void (*callback)(void)) { DWORD result; HANDLE existing_event, created_event; // 创建或打开命名或未命名的事件对象 created_event = CreateEvent(NULL, 1, 0, NULL); if (created_event == 0) { uv_fatal_error(GetLastError(), "CreateEvent"); } // 对&guard->event与NULL做原子比较 如果相等则将created_event赋予&guard->event // 返回第一个参数的初始值 existing_event = InterlockedCompareExchangePointer(&guard->event, created_event, NULL); // 如果第一个参数初始值为NULL 说明该线程抢到了方法第一次执行权利 if (existing_event == NULL) { /* We won the race */ callback(); result = SetEvent(created_event); assert(result); guard->ran = 1; } else { // ... } }
分块来解释一下上面的函数吧。
- libuv这里直接跟操作系统通信，在windows上需要借助其自身的event模块来辅助异步操作。
- 提前剧透一下，所有的I/O操作是调用独立线程进行处理，所以这个uv_once会被多次调用，而多线程抢调用的时候有两种情况；第一种最简单，第一名已经跑完所有流程，将ran设置为1，其余线程直接被挡在了uv_once那里直接返回了。第二种就较为复杂，两个线程同时接到了这个任务，然后都跑进了uv_once_inner中去了，如何保证参数callback只会被调用一次？这里用上了windows内置的原子指针比较方法InterlockedCompareExchangePointer。何谓原子比较？这是只有在多线程才会出现的概念，原子性保证了每次读取变量的值都是根据最新信息计算出来的，避免了多线程经常出现的竞态问题，详细文献可以参考wiki。
- 只有第一个抢到了调用权利的线程才会进入if分支，之后调用callback方法，并设置event，那个SetEvent也是windowsAPI，有兴趣自己研究去。
最后，所有的代码流向都为了执行callback，参数表明这是一个函数指针，无返回值无参数，叫init_once。
static void init_once(void) { #ifndef _WIN32 // 用32位系统的去买新电脑 // 略... #endif init_threads(); }
有意思咯，线程来了。
先表明，libuv中有一个非常关键的数据结构：队列，在src/queue.h。很多地方(比如之前讲轮询的某一阶段取对应的callback时)我虽然说的是链表，但实际上用的是这个，由于链表是队列的超集，而且比较容易理解，总的来说也不算错。说这么多，其实是初始化线程池会用到很多queue的宏，我不想讲，后面会单独开一篇说。
下面上代码。
static void init_threads(void) { unsigned int i; const char* val; uv_sem_t sem; // 线程池默认大小为4 nthreads = ARRAY_SIZE(default_threads); // 可以通过环境变量UV_THREADPOOL_SIZE来手动设置 val = getenv("UV_THREADPOOL_SIZE"); // 如果设成0会变成1 大于上限会变成128 if (val != NULL) nthreads = atoi(val); if (nthreads == 0) nthreads = 1; if (nthreads > MAX_THREADPOOL_SIZE) nthreads = MAX_THREADPOOL_SIZE; threads = default_threads; // 分配空间 静态变量threads负责管理线程 if (nthreads > ARRAY_SIZE(default_threads)) { threads = uv__malloc(nthreads * sizeof(threads[0])); if (threads == NULL) { nthreads = ARRAY_SIZE(default_threads); threads = default_threads; } } // 这里是锁和QUEUE相关... // 这里给线程设置任务 唤醒后直接执行worker方法 for (i = 0; i < nthreads; i++) if (uv_thread_create(threads + i, worker, &sem)) abort(); // 无关代码... }
除去一些不关心的代码，剩下的就是判断是否有手动设置线程池数量，然后初始化分配空间，最后循环给每一个线程分配任务。
这个worker可以先简单看一下，大部分内容都是QUEUE相关，详细内容全部写在注释里面。
static void worker(void* arg) { // ... // 这个是给代码块加锁 很多地方都有 uv_mutex_lock(&mutex); for (;;) { // ..。 // 从队列取出一个节点 q = QUEUE_HEAD(&wq); // 表示没有更多要处理的信息 直接退出绝不能继续走下面的 // 退出前还会两个操作 1.唤醒另一个线程再次处理这个方法(可能下一瞬间来活了) 2.去掉锁 if (q == &exit_message) { uv_cond_signal(&cond); uv_mutex_unlock(&mutex); break; } // 从队列中移除这个节点 QUEUE_REMOVE(q); QUEUE_INIT(q); is_slow_work = 0; // node过来的都是快速通道 不会走这里 if (q == &run_slow_work_message) { //... } // 由于已经从队列中移除了对应节点 这里可以把锁去掉了 uv_mutex_unlock(&mutex); // 从节点取出对应的任务 执行work也就是实际的I/O操作(比如fs.stat...) 参考上面的uv__work_submit方法 w = QUEUE_DATA(q, struct uv__work, wq); w->work(w); // 这里也需要加锁 执行完节点任务后需要将结果添加到word_queue的队列中 uv_mutex_lock(&w->loop->wq_mutex); w->work = NULL; QUEUE_INSERT_TAIL(&w->loop->wq, &w->wq); uv_async_send(&w->loop->wq_async); uv_mutex_unlock(&w->loop->wq_mutex); // 由于是for(;;) 这里加锁纯粹是为了下一次提前准备循环 uv_mutex_lock(&mutex); if (is_slow_work) { /* `slow_io_work_running` is protected by `mutex`. */ slow_io_work_running--; } } }
注意是静态方法，所以也需要处理多线程问题。注释我写的非常详细了，可以慢慢看，不懂C++也大概能明白流程。
还以为这一篇能搞完，没想到这个流程有点长，先这样吧。
