Libuv事件循環(huán)實(shí)現(xiàn)的邏輯是什么

• Libuv使用各平臺(tái)提供的事件驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)異步（epoll, kqueue, IOCP, event
  ports）。他用來(lái)支持上層非文件io的模塊。libuv把上層的事件和回調(diào)封裝成io觀察者（uv__io_t）放到底層的事件驅(qū)動(dòng)模塊。當(dāng)事件觸發(fā)的時(shí)候，libuv會(huì)執(zhí)行io觀察者中的回調(diào)。

• Libuv實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程池用來(lái)支持上層文件io、DNS以及用戶層耗cpu的任務(wù)。

    Libuv的整體執(zhí)行架構(gòu)

 

從上圖中我們大致了解到，Libuv分為幾個(gè)階段，然后在一個(gè)循環(huán)里不斷執(zhí)行每個(gè)階段里的任務(wù)。下面我們具體看一下每個(gè)階段。

1 更新當(dāng)前事件，在每次事件循環(huán)開始的時(shí)候，libuv會(huì)更新當(dāng)前事件到變量中，這一輪循環(huán)的剩下操作可能使用這個(gè)變量獲取當(dāng)前事件，避免過多的系統(tǒng)調(diào)用影響性能。

2 如果時(shí)間循環(huán)是處于alive狀態(tài)，則開始處理事件循環(huán)的每個(gè)階段。否則退出這個(gè)事件循環(huán)。alive狀態(tài)是什么意思呢？如果有active和ref狀態(tài)的handle，active狀態(tài)的request或者closing狀態(tài)的handle則認(rèn)為事件循環(huán)是alive的（具體實(shí)現(xiàn)后續(xù)會(huì)分析）。

3 timer階段：判斷最小堆中的節(jié)點(diǎn)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)超時(shí)了，執(zhí)行他的回調(diào)。

4 pending階段：執(zhí)行pending回調(diào)。一般來(lái)說，所有的io回調(diào)（網(wǎng)絡(luò)，文件，dns）都會(huì)在poll io階段執(zhí)行。但是有的情況下，poll io階段的回調(diào)會(huì)延遲到下一次循環(huán)執(zhí)行，那么這種回調(diào)就是在pending階段執(zhí)行的。

5 idle階段：如果節(jié)點(diǎn)處理avtive狀態(tài)，每次事件循環(huán)都會(huì)被執(zhí)行（idle不是說事件循環(huán)空閑的時(shí)候才執(zhí)行）。

6 prepare階段：和idle階段一樣。

8 poll io階段：調(diào)用各平臺(tái)提供的io多路復(fù)用接口，最多等待timeout時(shí)間。返回的時(shí)候，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的回調(diào)。（比如linux下就是epoll模式）

9 check階段：和idle prepare一樣。

10 closing階段：處理調(diào)用了uv_close函數(shù)的handle的回調(diào)。

11 如果libuv是以UV_RUN_ONCE模式運(yùn)行的，那事件循環(huán)即將退出。但是有一種情況是，poll io階段的timeout的值是timer階段的節(jié)點(diǎn)的值。并且poll io階段是因?yàn)槌瑫r(shí)返回的，即沒有任何事件發(fā)生，也沒有執(zhí)行任何io回調(diào)。這時(shí)候需要在執(zhí)行一次timer階段。因?yàn)橛泄?jié)點(diǎn)超時(shí)了。

12 一輪事件循環(huán)結(jié)束，如果libuv以UV_RUN_NOWAIT 或 UV_RUN_ONCE模式運(yùn)行的，則退出事件循環(huán)。如果是以UV_RUN_DEFAULT模式運(yùn)行的并且狀態(tài)是alive，則開始下一輪循環(huán)。否則退出事件循環(huán)。

下面是Libuv事件循環(huán)實(shí)現(xiàn)的邏輯。

int uv_run(uv_loop_t* loop, uv_run_mode mode) {
  int timeout;
  int r;
  int ran_pending;
  // 在uv_run之前要先提交任務(wù)到loop
  r = uv__loop_alive(loop);
  // 事件循環(huán)沒有任務(wù)執(zhí)行，即將退出，設(shè)置一下當(dāng)前循環(huán)的時(shí)間
  if (!r)
    uv__update_time(loop);
  // 沒有任務(wù)需要處理或者調(diào)用了uv_stop 
  while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
    // 更新loop的time字段
    uv__update_time(loop);
    // 執(zhí)行超時(shí)回調(diào)
    uv__run_timers(loop);
    // 執(zhí)行pending回調(diào)，ran_pending代表pending隊(duì)列是否為空，即沒有節(jié)點(diǎn)可以執(zhí)行
    ran_pending = uv__run_pending(loop);
    // 繼續(xù)執(zhí)行各種隊(duì)列
    uv__run_idle(loop);
    uv__run_prepare(loop);

    timeout = 0;
    // 執(zhí)行模式是UV_RUN_ONCE時(shí)，如果沒有pending節(jié)點(diǎn)，才會(huì)阻塞式poll io，默認(rèn)模式也是
    if ((mode == UV_RUN_ONCE && !ran_pending) || mode == UV_RUN_DEFAULT)
      timeout = uv_backend_timeout(loop);
    // poll io timeout是epoll_wait的超時(shí)時(shí)間
    uv__io_poll(loop, timeout);
    uv__run_check(loop);
    uv__run_closing_handles(loop);
    // 還有一次執(zhí)行超時(shí)回調(diào)的機(jī)會(huì)，因?yàn)閜oll io階段可能是因?yàn)槎〞r(shí)器超時(shí)返回的。
    if (mode == UV_RUN_ONCE) {
      uv__update_time(loop);
      uv__run_timers(loop);
    }

    r = uv__loop_alive(loop);
    // 只執(zhí)行一次，退出循環(huán),UV_RUN_NOWAIT表示在poll io階段不會(huì)阻塞并且循環(huán)只執(zhí)行一次
    if (mode == UV_RUN_ONCE || mode == UV_RUN_NOWAIT)
      break;
  }
  // 是因?yàn)檎{(diào)用了uv_stop退出的，重置flag
  if (loop->stop_flag != 0)
    loop->stop_flag = 0;
  // 返回是否還有活躍的任務(wù)（handle或request），業(yè)務(wù)代表可以再次執(zhí)行uv_run
  return r;
}