libuv是一个专注于异步I/O的多平台支持库
libuv
libuv 是一个专注于异步 I/O 的多平台支持库。它最初是为 Node.js 开发的，但也被 Luvit、Julia、uvloop 等平台使用。
功能亮点
- 由 epoll、kqueue、IOCP 和事件端口支持的全功能事件循环。
- 异步 TCP 和 UDP 套接字
- 异步 DNS 解析
- 异步文件和文件系统操作
- 文件系统事件
- ANSI 转义码控制的 TTY
- 使用 Unix 域套接字或命名管道 (Windows) 进行套接字共享的 IPC
- 子进程
- 线程池
- 信号处理
- 高精度时钟
- 线程和同步原语
设计概述
libuv 是一个跨平台支持库，最初是为 Node.js 编写的。它围绕事件驱动的异步 I/O 模型进行设计。
该库提供的不仅仅是对不同 I/O 轮询机制的简单抽象：“句柄”和“流”为套接字和其他实体提供了高级抽象；此外，它还提供了跨平台文件 I/O 和线程功能等。
下图展示了 libuv 的各个组成部分以及它们与哪些子系统相关：
句柄和请求
libuv 为用户提供了两种抽象概念，它们与事件循环结合使用：句柄和请求。句柄表示长期存在的对象，能够在活动状态下执行某些操作。以下是一些示例：
- 准备句柄在活动状态下，每次循环迭代都会调用一次回调。
- TCP 服务器句柄，每次有新连接时都会调用其连接回调。
请求表示（通常）短期操作。这些操作可以通过句柄执行：写入请求用于将数据写入句柄；也可以独立执行：getaddrinfo 请求不需要句柄，它们直接在循环中运行。
I/O循环
I/O（或事件）循环是 libuv 的核心部分。它负责所有 I/O 操作的内容，并且应该绑定到单个线程。可以运行多个事件循环，只要每个循环在不同的线程中运行即可。除非另有说明，否则 libuv 事件循环（或任何其他涉及循环或句柄的 API）都不是线程安全的。
事件循环遵循相当常见的单线程异步 I/O 方法：所有（网络）I/O 都在非阻塞套接字上执行，这些套接字使用特定平台上可用的最佳机制进行轮询：Linux 上的 epoll、OSX 和其他 BSD 上的 kqueue、SunOS 上的事件端口以及 Windows 上的 IOCP。作为循环迭代的一部分，循环将阻塞等待已添加到轮询器的套接字上的 I/O 活动，并触发回调指示套接字状态（可读、可写挂断），以便句柄可以读取、写入或执行所需的 I/O 操作。
为了更好地理解事件循环如何运作，下图说明了循环迭代的所有阶段：
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循环的“now”概念最初已设置。
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如果循环使用 UV_RUN_DEFAULT 运行，则会运行到期计时器。所有在循环“now”概念之前调度的活动计时器都会被调用其回调。
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如果循环处于活动状态，则启动迭代，否则循环将立即退出。那么，什么时候循环被认为是活动的呢？如果循环具有活动且已引用的句柄、活动请求或正在关闭的句柄，则被视为活动状态。
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待处理的回调会被调用。大多数情况下，所有 I/O 回调都会在轮询 I/O 后立即调用。然而，在某些情况下，此类回调的调用会被推迟到下一次循环迭代。如果上一次迭代推迟了任何 I/O 回调，它将在此时运行。
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空闲句柄回调会被调用。尽管名称不太好理解，但如果空闲句柄处于活动状态，它们会在每次循环迭代中运行。
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准备句柄回调会被调用。准备句柄会在循环因 I/O 阻塞之前调用其回调。
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轮询超时会进行计算。在因 I/O 阻塞之前，循环会计算应阻塞的时间。计算超时的规则如下：
- 如果循环运行时带有 UV_RUN_NOWAIT 标志，则超时时间为 0。
- 如果循环即将停止（调用了 uv_stop()），则超时时间为 0。
- 如果没有活动的句柄或请求，则超时时间为 0。
- 如果有任何空闲的活动句柄，则超时时间为 0。
- 如果有任何待关闭的句柄，则超时时间为 0。
- 如果以上情况均不成立，则采用最接近的计时器的超时时间，如果没有活动的计时器，则超时时间为无穷大。
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循环阻塞 I/O。此时，循环将阻塞 I/O，阻塞时间长度为上一步计算得出的时长。所有与 I/O 相关的、正在监视给定文件描述符以进行读写操作的句柄，此时都会调用其回调函数。
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检查句柄回调函数会被调用。检查句柄的回调函数会在循环阻塞 I/O 后立即被调用。检查句柄本质上是准备句柄的对应函数。
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关闭回调函数会被调用。如果句柄是通过调用 uv_close() 关闭的，则会调用其关闭回调函数。
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更新了循环中“now”的概念。
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到期计时器开始运行。请注意，“now”函数在下一次循环迭代之前不会再次更新。因此，如果某个计时器在其他计时器正在处理时到期，它将在下一次事件循环迭代之前运行。
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迭代结束。如果循环以 UV_RUN_NOWAIT 或 UV_RUN_ONCE 模式运行，则迭代结束，uv_run() 将返回。如果循环以 UV_RUN_DEFAULT 运行，则如果循环仍然存在，它将从头继续，否则它也会结束。
重要提示
libuv 使用线程池来实现异步文件 I/O 操作，但网络 I/O 始终在单个线程（每个循环的线程）中执行。
许可证
libuv 采用 MIT 许可证。