如何理解Node.js的单线程？

我们常说， Node.js 是单线程的，这句话对新人有很大的误导作用。首先要明确：Node.js 程序并非「单线程」，证明代码如下：

let end = Date.now() + 1000 * 10
for (; Date.now() < end;) {}

运行之后，到活动监视器中搜索 Node，结果如下：

看到没，一个 Node 程序有 7 个线程。到这里，你可能会很困惑，这究竟是怎么回事？其实正确的说法应该是：

单线程的指的是 JavaScript 的执行是单线程的，但 Javascript 的宿主环境并非单线程。

怎么理解这句话呢？其实当你用 node xxx.js 运行程序的时候，操作系统会启动下面 7 个线程：

• 1 个 Javascript 主线程用于执行用户代码
• 1 个 watchdog 监控线程用于处理调试信息
• 1 个 v8 task scheduler 线程用于调度任务优先级，加速延迟敏感任务执行
• 4 个 v8 线程用来执行代码调优与 GC 等后台任务

所以说，我们的 Node 程序中包含的线程实际上是：JavaScript 的宿主环境需要的线程 + JavaScript 的执行线程。

到这里是不是有种豁然开朗的感觉了？别急，我再加一行代码：

require('fs').readFile(require.main.filename, () => {})
let end = Date.now() + 1000 * 10
for (; Date.now() < end;) {}

这个时候活动监视器的结果如下：

WTF？怎么多了 4 个线程？这是怎么回事？其实原因就出现在第一行代码上：

require('fs').readFile(require.main.filename, () => {})

这行代码是异步操作，而 Node 是「异步非阻塞」的语言，如果还是 7 个线程的话，就意味着 JavaScript 主线程也要执行 I/O 操作，从而造成了阻塞。所以 libuv 创建了线程池，默认情况下线程池里面有 4 个线程，所以我们看到的结果是 11。

也就是说，代码里面那些异步操作，全部由线程池来接管，JavaScript 主线程不参与进去，只是执行同步代码而已。下面是 Node 进程结构图：

如果全部是同步代码，那么只会开启 7 个线程，如果存在异步 I/O 操作，则默认会开启 11 个线程。为什么说是「默认」呢？因为 uv_thread_pool 的容量是可以改的，只要设置环境变量 UV_THREADPOOL_SIZE 即可。例如下面的代码把线程池的容量改成 1：

process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 1
require('fs').readFile(require.main.filename, () => {})
let end = Date.now() + 1000 * 10
for (; Date.now() < end;) {}

这个时候就只有 8 个线程了：

所以，Node.js 程序并非单线程，只不过主线程是单线程的，所有的异步 I/O 操作由 libuv 的线程池中的线程进行处理，然后把运行结果通过回调的方式通知到主线程。