浅析libuv源码-node事件轮询解析(1)

　　好久没写东西了，忙得要死，前几天突然想起了脉脉上面一句话: 要时刻保持自己的竞争力。所以，继续开写！

　　一般的JavaScript源码看的已经没啥意思了，我也不会写什么xx入门新手教程，最终决定还是啃原来的硬骨头，从外层libuv => node => v8一步步实现原有的目标吧。

　　libuv核心还是事件轮询，前几天从头到尾看了一遍官网的文档，对此有了一些更深的理解。

　　(虽然现在开发用的mac，但是为了衔接前面的文章，所以代码仍旧以windows系统为基础，反正差别也不大)

　　首先看一眼官网给的图：

　　理论上轮询都是一个无尽循环，所以不用在意loop alive问题。

　　上图中，关于udpate loop time、Run due timers两块内容我已经在别的博客中讲解过，这里就懒得发传送门了。

　　有两个简单的概念需要稍微提一下，libuv中有两个抽象概念贯穿整个框架：handle、request。其中handle生命周期较长，且有自己回调方法的一个事务，比如说TCP的handle会处理每一个TCP连接，并触发connection事件。request属于handle中一个生命周期短，且简单的行为，比如向文件进行读、写等等。

　　这一篇主要看一下接下来剩余的部分，由于性质不太一样，所以并不会按顺序依次分析，而是从易到难，且源码会做大量简化，有兴趣的人可以自己去看原生态的。

　　事件轮询方法源码精炼如下:

int uv_run(uv_loop_t *loop, uv_run_mode mode) {
  // ...

  while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
    // update loop time
    uv_update_time(loop);
    // run due timers
    uv__run_timers(loop);
    // call pending callbacks
    ran_pending = uv_process_reqs(loop);
    // run idle handles
    uv_idle_invoke(loop);
    // run prepare handles
    uv_prepare_invoke(loop);
    // poll的阻塞时间处理
    timeout = 0;
    if ((mode == UV_RUN_ONCE && !ran_pending) || mode == UV_RUN_DEFAULT)
      timeout = uv_backend_timeout(loop);
    // poll for I/O
    if (pGetQueuedCompletionStatusEx)
      uv__poll(loop, timeout);
    else
      uv__poll_wine(loop, timeout);

    // run check handles
    uv_check_invoke(loop);
    // call close callbacks
    uv_process_endgames(loop);
  }
  // ...
  return r;
}

Call close callbacks

　　这类回调比较特殊，官网是这么解释的: Close callbacks are called. If a handle was closed by calling uv_close() it will get the close callback called.

　　简单来讲，就是仅在为了关闭一个handle，调用uv_close方法中所带的callback会被认为是一个close callbacks。在使用node的时候，所有的操作(比如fs.readFile)不可主动取消，所以轮询中这一步在JS层面是感知不到的。

　　作用上相当于vue钩子函数中的destroy，由于触发是在轮询的最后一步，适合做一些收尾的工作，比如关闭文件描述符等等。

　　源码中体现如下，首先是uv_close:

void uv_close(uv_handle_t* handle, uv_close_cb cb) {
    // 很多代码...
 
    case UV_PREPARE:
      uv_prepare_stop((uv_prepare_t*)handle);
      uv__handle_closing(handle);
      uv_want_endgame(loop, handle);
      return;
}

　　uv_close方法除了做关闭handle的本职工作，在最后都会调用一个uv_want_endgame方法收尾，这个方法是一个静态方法。

INLINE static void uv_want_endgame(uv_loop_t* loop, uv_handle_t* handle) {
  if (!(handle->flags & UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED)) {
    handle->flags |= UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED;

    handle->endgame_next = loop->endgame_handles;
    loop->endgame_handles = handle;
  }
}

　　内容十分简单，将handle插入到endgame_handles这个链表的表头。

　　最后，只需要看一眼uv_process_endgames即可。

INLINE static void uv_process_endgames(uv_loop_t* loop) {
  uv_handle_t* handle;

  while (loop->endgame_handles) {
    handle = loop->endgame_handles;
    loop->endgame_handles = handle->endgame_next;

    handle->flags &= ~UV_HANDLE_ENDGAME_QUEUED;

    switch (handle->type) {
      case UV_TCP:
        uv_tcp_endgame(loop, (uv_tcp_t*) handle);
        break;
      // ...
    }
  }
}

　　也很简洁明了，不停的取出endgame_handles链表中的handle，依次调用不同的callbacks即可。

Run idle hanldes、Run prepare handles、Run check handles

　　这三个虽然名字不一样，但是主要作用类似，只是在调用顺序上有所不同。

　　由于Poll for I/O是一个比较特殊的操作，所以这里提供prepare、check两个钩子函数可以在这个事务前后进行一些别的调用，大可以用vue的钩子函数created、mounted来帮助理解。

　　idle除去调用较早，也影响poll for I/O这个操作的阻塞时间timeout，官网原文: If there are any idle handles active, the timeout is 0.正常情况下事件轮询会根据情况计算一个阻塞时间timout来决定poll for I/O操作的时间。

　　这里用一个C++例子来证明调用顺序，忽略上面的宏，直接看main函数，特别简单！！！

#include <iostream>
#include "uv.h"
using namespace std;

void idle_callback(uv_idle_t* idle);
void prepare_callback(uv_prepare_t* prepare);
void check_callback(uv_check_t* check);

#define RUN_HANDLE(type) \
do {    \
uv_##type##_t type;    \
uv_##type##_init(loop, &type);    \
uv_##type##_start(&type, type##_callback);    \
} while(0)

#define CALLBACK(type)  \
do {    \
cout << "Run " << #type << " handles" << endl;   \
uv_##type##_stop(type);    \
} while(0)

#define OPEN(PATH, callback) \
do {    \
uv_fs_t req;    \
uv_fs_open(loop, &req, PATH, O_RDONLY, 0, callback); \
uv_fs_req_cleanup(&req);    \
} while(0)

void idle_callback(uv_idle_t* idle) { CALLBACK(idle); }
void prepare_callback(uv_prepare_t* prepare) { CALLBACK(prepare); }
void check_callback(uv_check_t* check) { CALLBACK(check); }
void on_open(uv_fs_t* req) { cout << "poll for I/O" << endl; }

int main(int argc, const char * argv[]) {
    auto loop = uv_default_loop();
    
    RUN_HANDLE(check);
    RUN_HANDLE(prepare);
    RUN_HANDLE(idle);
    
    OPEN("/Users/feilongpang/workspace/i.js", on_open);
    
    uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
    uv_loop_close(loop);
    return 0;
}

　　执行的时候还发现了一个问题，如果不提供一个I/O操作，Run check handles那一步是会直接跳过，所以手动加了一个open操作。

　　可以看到，我特意调整了callback的添加顺序，但是输出依然是:

　　所以，代码确实是按照官网示例所给的图顺序来执行。

　　剩下两个poll for I/O、pending callbacks留到下一篇讲吧。