v8中异步如何实现的
V8是一款JavaScript引擎，它是用C++编写的，是Node.js的核心组件之一。V8提供了异步编程的支持，允许开发人员编写高效的、非阻塞的JavaScript代码。在本文中，我们将探讨V8中异步如何实现的技术，并给出部分V8源码作为例子。
V8中的异步编程
在V8中，异步编程是通过事件循环和回调机制来实现的。V8使用事件循环来管理执行流程，当某个事件完成时，V8将调用相应的回调函数。
事件循环是一个循环，不断地监听事件队列，当事件队列中有事件时，就会将事件从队列中取出，并调用相应的回调函数。回调函数通常是异步操作的结果处理函数，当异步操作完成时，它将被调用。
例如，Node.js中的setTimeout函数可以用来实现异步编程：
setTimeout(() => {
console.log('Hello, world!');
}, 1000);
这里的setTimeout函数是一个异步函数，它将在1000毫秒后调用传入的回调函数。
在V8中，setTimeout函数是通过libuv库实现的。libuv库是一个跨平台的异步I/O库，它提供了事件循环、异步I/O和定时器等功能。当setTimeout函数被调用时，libuv库会将回调函数添加到事件队列中，并在指定时间后调用它。
V8中的异步操作
在V8中，异步操作通常是通过Promise对象或回调函数来实现的。
Promise对象是一种用于处理异步操作的对象，它代表了一个异步操作的最终完成或失败，并提供了一组标准的API来处理异步操作。当异步操作完成时，Promise对象的状态会被设置为fulfilled（已完成）或rejected（已拒绝），并调用相应的回调函数。
例如，下面的代码演示了如何使用Promise对象来处理异步操作：
function doAsyncTask() {
return new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
if (Math.random() < 0.5) {
resolve('Success!');
} else {
reject('Failure!');
}
}, 1000);
});
}
doAsyncTask()
.then(result => console.log(result))
.catch(error => console.error(error));
在这个例子中，doAsyncTask函数返回一个Promise对象，它会在1000毫秒后随机成功或失败，并调用resolve或reject函数。
当Promise对象的状态改变时，then方法或catch方法中的回调函数将被调用，then方法用于处理成功的情况，catch方法用于处理失败的情况。
除了Promise对象，V8还支持使用回调函数来处理异步操作。回调函数是一个在异步操作完成时被调用的函数，它通常被作为异步函数的参数，当异步操作完成时，回调函数将被调用并传递相应的结果。
例如，下面的代码演示了如何使用回调函数来处理异步操作：
function doAsyncTask(callback) {
setTimeout(() => {
if (Math.random() < 0.5) {
callback(null, 'Success!');
} else {
callback('Failure!', null);
}
}, 1000);
}
doAsyncTask((error, result) => {
if (error) {
console.error(error);
} else {
console.log(result);
}
});
在这个例子中，doAsyncTask函数接受一个回调函数作为参数，当异步操作完成时，回调函数将被调用并传递相应的结果。
V8中的异步实现
V8中的异步实现主要是基于事件循环和回调机制来实现的。V8中的事件循环是由libuv库提供的，它负责管理事件队列、定时器和I/O事件等。当某个事件完成时，libuv库会将事件从队列中取出，并调用相应的回调函数。
下面是一个简化版的V8事件循环的实现：
void eventLoop() {
while (true) {
// 处理定时器事件
handleTimers();
// 处理I/O事件
handleIO();
// 处理其他事件
handleOtherEvents();
// 处理回调函数
handleCallbacks();
}
}
在事件循环中，handleTimers函数用于处理定时器事件，handleIO函数用于处理I/O事件，handleOtherEvents函数用于处理其他事件，handleCallbacks函数用于处理回调函数。
V8中的异步操作通常是通过Promise对象或回调函数来实现的。当Promise对象被resolved或rejected时，V8会将相应的回调函数添加到事件队列中，并在下一次事件循环中调用它。当回调函数被调用时，它将处理异步操作的结果，并将结果传递给调用方。
下面是一个简化版的V8 Promise对象的实现：
class Promise {
public:
void then(callback successCallback, callback errorCallback);
void catch(callback errorCallback);
private:
callback m_successCallback;
callback m_errorCallback;
state m_state;
result m_result;
};
void Promise::then(callback successCallback, callback errorCallback) {
m_successCallback = successCallback;
m_errorCallback = errorCallback;
}
void Promise::catch(callback errorCallback) {
m_errorCallback = errorCallback;
}
void asyncOperation() {
Promise promise;
// 异步操作...
if (success) {
promise.m_state = fulfilled;
promise.m_result = result;
eventLoop.addTask([promise]() {
promise.m_successCallback(promise.m_result);
});
} else {
promise.m_state = rejected;
promise.m_result = error;
eventLoop.addTask([promise]() {
promise.m_errorCallback(promise.m_result);
});
}
}
在这个例子中，Promise对象包含一个成功回调函数和一个失败回调函数，它还有一个状态属性和结果属性。在异步操作完成后，如果操作成功，V8会将成功回调函数添加到事件队列中，并在下一次事件循环中调用它，同时将结果传递给回调函数。如果操作失败，V8会将失败回调函数添加到事件队列中，并在下一次事件循环中调用它，同时将错误信息传递给回调函数。
V8中还提供了一些API来支持异步操作，比如setTimeout和setInterval等。这些API会将回调函数添加到事件队列中，并在指定的时间间隔或时间点调用回调函数。
下面是setTimeout函数的简化版实现：
void setTimeout(callback func, int delay) {
eventLoop.addTask([func]() {
func();
}, delay);
}
在这个例子中，setTimeout函数接受一个回调函数和一个延迟时间作为参数。它会将回调函数添加到事件队列中，并在延迟时间到达时调用它。
除了事件循环和回调机制外，V8还提供了一些内置模块来支持异步操作，比如fs模块和net模块等。这些模块封装了底层的异步操作，并提供了一些高级API来简化异步编程。
总的来说，V8的异步实现主要是基于事件循环和回调机制来实现的。它提供了一些API来支持异步操作，并提供了一些内置模块来简化异步编程。如果想要深入了解V8的异步实现，可以查看V8源码中的相关部分。下面是V8源码中关于事件循环的部分代码：
class EventLoop {
public:
void addTask(task t, int delay);
void run();
private:
queue<task> m_tasks;
};
void EventLoop::addTask(task t, int delay) {
// 将任务添加到队列中
m_tasks.push(t);
// 如果有延迟时间，创建一个定时器
if (delay > 0) {
timer t = createTimer(delay);
t.onTimeout([this]() {
run();
});
}
}
void EventLoop::run() {
while (!m_tasks.empty()) {
// 取出队列中的第一个任务
task t = m_tasks.front();
m_tasks.pop();
// 执行任务
t();
}
}
除了事件循环和回调机制外，V8还提供了Promise对象来简化异步编程。Promise对象是ES6中引入的一种新的异步编程方式，它能够更加优雅地处理异步操作。
Promise对象有三个状态：Pending、Fulfilled和Rejected。当异步操作执行完成后，Promise对象的状态会从Pending变为Fulfilled或Rejected，同时会调用相应的回调函数。
下面是一个简单的Promise例子：
function fetchData() {
return new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
const data = {name: 'Alice', age: 18};
resolve(data);
}, 1000);
});
}
fetchData().then((data) => {
console.log(data);
}).catch((error) => {
console.error(error);
});
在这个例子中，fetchData函数返回一个Promise对象，它会在1秒后返回一个包含{name: 'Alice', age: 18}的对象。然后我们调用then方法来注册一个成功回调函数，在异步操作成功后会调用这个回调函数，并将结果传递给它。如果异步操作失败，我们可以调用catch方法来注册一个失败回调函数。
V8的Promise实现主要基于事件循环和回调机制。当Promise对象的状态从Pending变为Fulfilled或Rejected时，V8会将相应的回调函数添加到事件队列中，并在下一次事件循环中调用它。
下面是Promise对象的简化版实现：
class Promise {
public:
template <typename Resolve, typename Reject>
Promise(Resolve resolve, Reject reject) : m_state(PENDING) {
// 保存成功回调函数和失败回调函数
m_resolve = [this, resolve](T value) {
m_value = value;
m_state = FULFILLED;
eventLoop.addTask([this, resolve]() {
resolve(m_value);
});
};
m_reject = [this, reject](std::exception_ptr error) {
m_error = error;
m_state = REJECTED;
eventLoop.addTask([this, reject]() {
reject(m_error);
});
};
}
template <typename OnFulfilled, typename OnRejected>
void then(OnFulfilled onFulfilled, OnRejected onRejected) {
if (m_state == FULFILLED) {
eventLoop.addTask([this, onFulfilled]() {
onFulfilled(m_value);
});
} else if (m_state == REJECTED) {
eventLoop.addTask([this, onRejected]() {
onRejected(m_error);
});
}
}
template <typename OnRejected>
void catch(OnRejected onRejected) {
if (m_state == REJECTED) {
eventLoop.addTask([this, onRejected]() {
onRejected(m_error);
});
}
}
private:
enum State {
PENDING,
FULFILLED,
REJECTED
};
using ResolveCallback = std::function<void(T)>;
using RejectCallback = std::function<void(std::exception_ptr)>;
State m_state;
T m_value;
std::exception_ptr m_error;
ResolveCallback m_resolve;
RejectCallback m_reject;
};
在这个例子中我们定义了一个Promise类，它有一个模板参数T表示异步操作的结果类型。构造函数接受两个回调函数resolve和reject，分别表示异步操作成功和失败时的回调函数。
在构造函数中，我们保存了resolve和reject回调函数，并在这两个函数中将状态设置为FULFILLED或REJECTED，并将相应的回调函数添加到事件队列中。当异步操作完成后，事件循环会从队列中取出这些任务，并在下一次事件循环中执行它们。
then和catch方法用于注册成功回调函数和失败回调函数。如果Promise对象的状态已经是FULFILLED或REJECTED，我们直接将回调函数添加到事件队列中。
当Promise对象的状态从PENDING变为FULFILLED或REJECTED时，V8会调用相应的回调函数，并将结果传递给它们。这些回调函数在事件循环中执行，可以安全地访问JavaScript对象和函数。
需要注意的是，V8的Promise实现并不是这么简单，它还包含了很多复杂的特性和优化。但是，通过上面的简单例子，我们可以初步了解V8是如何实现异步编程的，以及Promise对象的基本实现原理。
总结
在V8中，异步编程通常使用Promise对象实现。Promise对象是一个代表异步操作的最终完成或失败的对象，它包含一个状态和两个回调函数（成功回调函数和失败回调函数）。当异步操作完成后，Promise对象的状态会从PENDING变为FULFILLED或REJECTED，并将相应的回调函数添加到事件队列中。在下一次事件循环中，V8会执行这些回调函数并将结果传递给它们。
V8的Promise实现包含了很多特性和优化，使其能够更好地支持异步编程。比如，V8会对Promise进行内联展开优化，避免了函数调用开销。同时，V8还会对Promise进行缓存优化，避免了不必要的对象分配和垃圾回收。
对于开发者来说，了解V8的Promise实现原理和异步编程模型是非常重要的。这可以帮助我们更好地利用JavaScript的异步编程特性，提高代码的性能和可维护性。
转载自:https://juejin.cn/post/7208722414598029370