Node.js_node.js의 이벤트 중심 프로그래밍에 대한 자세한 설명

기존 프로그래밍 모델에서 I/O 작업은 일반적인 로컬 함수 호출과 같습니다. 즉, 함수가 실행되기 전에 프로그램이 차단되어 더 이상 실행할 수 없습니다. Blocking I/O는 이전 타임 슬라이스 모델에서 유래되었습니다. 이 모델에서는 각 프로세스가 독립적인 사람과 같습니다. 목적은 각 사람을 구별하는 것이며, 각 사람은 일반적으로 동시에 한 가지 작업만 수행할 수 있으며 대기해야 합니다. 이전 작업을 마치면 다음에 무엇을 할지 결정할 수 있습니다. 그러나 컴퓨터 네트워크와 인터넷에서 널리 사용되는 이러한 "1 사용자, 1 프로세스" 모델은 확장성이 좋지 않습니다. 여러 프로세스를 관리하게 되면 많은 메모리가 소모되고, 컨텍스트 스위칭도 많은 리소스를 차지하게 되는데, 이는 운영체제에 큰 부담이 되며, 프로세스 수가 늘어날수록 시스템 성능은 급격히 저하됩니다.

멀티 스레딩은 동일한 프로세스에서 다른 스레드와 메모리를 공유하는 경량 프로세스입니다. 이는 기존 모델의 확장과 유사하며 스레드가 동시에 실행될 때 사용됩니다. I/O 작업을 기다리는 동안 다른 스레드가 CPU를 대신할 수 있습니다. I/O 작업이 완료되면 이전에 대기하던 스레드가 깨어납니다. 즉, 실행 중인 스레드를 중단했다가 나중에 다시 시작할 수 있습니다. 또한 일부 시스템에서는 스레드가 멀티 코어 CPU의 서로 다른 코어에서 병렬로 실행될 수 있습니다.

프로그래머는 스레드가 특정 시간에 실행될 때를 모르므로 공유 메모리에 대한 동시 액세스를 처리하는 데 매우 주의해야 합니다. 잠금 또는 세마포어를 사용하여 스레드가 특정 동작 및 계획에서 실행되도록 합니다. 스레드 간의 공유 상태에 크게 의존하는 응용 프로그램은 매우 무작위적이고 찾기 어려운 이상한 문제가 발생하기 쉽습니다.

또 다른 방법은 다중 스레드 협업을 사용하는 것입니다. CPU를 명시적으로 해제하고 CPU 시간을 다른 스레드에 제공하는 것은 스레드의 실행 계획을 개인적으로 제어하므로 동기화 요구 사항이 줄어듭니다. 그러나 이는 또한 프로그램의 복잡성과 오류 가능성을 증가시키고 멀티스레딩 문제를 피할 수는 없습니다.

이벤트 중심 프로그래밍이란

이벤트 기반 프로그래밍(Evnet 기반 프로그래밍)은 이벤트가 프로그램의 실행 흐름을 결정하는 프로그래밍 스타일입니다. 이벤트 핸들러 또는 이벤트 콜백은 이벤트가 발생할 때 호출되는 현재 A 함수입니다. 데이터베이스가 쿼리 결과를 반환하거나 사용자가 버튼을 클릭하는 등의 특정 이벤트가 발생합니다.

기존 차단 I/O 프로그래밍 모델에서 데이터베이스 쿼리는 다음과 같습니다.

코드 복사 코드는 다음과 같습니다.

result = query('SELECT * FROM post WHERE id = 1');

do_something_with(결과);

위의 쿼리 함수는 기본 데이터베이스가 쿼리 작업을 완료하고 반환할 때까지 현재 스레드나 프로세스를 대기 상태로 유지합니다.

이벤트 중심 모델에서 이 쿼리는 다음과 같습니다.

코드 복사 코드는 다음과 같습니다.

query_finished = 함수(결과) {

do_something_with(결과);

}

query('SELECT * FROM post WHERE id = 1', query_finished);

먼저 쿼리가 완료된 후 수행할 작업이 포함된 query_finished라는 함수를 정의합니다. 그런 다음 이 함수를 쿼리 함수에 매개 변수로 전달하면 쿼리 결과만 반환하는 대신 query_finished가 호출됩니다.

관심 있는 이벤트가 발생하면 단순히 결과 값을 반환하는 대신 정의한 함수가 호출됩니다. 이러한 프로그래밍 모델을 이벤트 기반 프로그래밍 또는 비동기 프로그래밍이라고 합니다. 이는 Node.js의 가장 분명한 특징 중 하나입니다. 이 프로그래밍 모델은 I/O 작업을 수행할 때 현재 프로세스가 차단되지 않음을 의미합니다. 따라서 작업이 완료되면 여러 I/O 작업을 병렬로 실행할 수 있습니다. 해당 콜백 함수가 호출됩니다.

이벤트 기반 프로그래밍의 최하위 계층은 이벤트 루프에 의존합니다. 이벤트 루프는 기본적으로 이벤트 감지 및 이벤트 프로세서 트리거링이라는 두 가지 기능을 지속적으로 호출하는 구조입니다. 각 루프에서 이벤트 루프 메커니즘은 어떤 이벤트가 발생했는지 감지해야 하며 해당 콜백 함수를 찾아서 호출합니다.

이벤트 루프는 프로세스 내에서 실행되는 스레드일 뿐입니다. 이벤트 핸들러는 단독으로 실행될 수 있으며 중단되지 않습니다.

1. 특정 순간에 최대 하나의 이벤트 콜백 함수를 실행할 수 있습니다
2. 실행 중에는 이벤트 핸들러가 중단되지 않습니다.

이를 통해 개발자는 더 이상 스레드 동기화 및 공유 메모리 동시 수정에 대해 걱정할 수 없습니다.

잘 알려진 비밀:

시스템 프로그래밍 커뮤니티의 사람들은 이벤트 중심 프로그래밍이 많은 컨텍스트를 저장할 필요가 없어 많은 메모리를 절약하기 때문에 동시성 높은 서비스를 만드는 가장 좋은 방법이라는 것을 오랫동안 알고 있었습니다. , 컨텍스트 스위치가 많지 않으며 실행 시간이 많이 절약됩니다.

이 개념은 천천히 다른 플랫폼과 커뮤니티에 침투했으며 Ruby의 Event Machine, Perl의 AnyEvnet 및 Python의 Twisted와 같은 일부 유명한 이벤트 루프 구현이 등장했습니다. 이 외에도 많은 다른 구현과 언어가 있습니다.

이러한 프레임워크로 개발하려면 프레임워크 및 프레임워크별 클래스 라이브러리와 관련된 특정 지식을 배워야 합니다. 예를 들어 Event Machine을 사용할 때 Non-Blocking의 이점을 누리려면 사용을 피해야 합니다. 동기화 클래스 라이브러리이며 이벤트 머신용 비동기 클래스 라이브러리만 사용할 수 있습니다. 차단 라이브러리(예: 대부분의 Ruby 표준 라이브러리)를 사용하는 경우 이벤트 루프가 계속 차단되어 때때로 I/O 이벤트 처리를 방해하므로 서버의 최적 확장성이 상실됩니다.

Node는 원래 비차단 I/O 서버 플랫폼으로 설계되었으므로 일반적으로 노드에서 실행되는 모든 코드는 비차단일 것으로 예상해야 합니다. JavaScript는 매우 작고 I/O 모델을 적용하지 않기 때문에(표준 I/O 라이브러리가 없기 때문에) Node는 레거시 문제 없이 매우 순수한 환경에서 구축됩니다.

Node와 JavaScript가 비동기 애플리케이션을 단순화하는 방법

Node의 작성자인 Ryan Dahl은 처음에 C를 사용하여 이 프로젝트를 개발했지만 함수 호출의 컨텍스트를 유지하는 것이 너무 복잡하여 코드 복잡성이 높다는 사실을 발견했습니다. 그런 다음 그는 Lua로 전환했지만 Lua에는 이미 여러 개의 차단 I/O 라이브러리가 있습니다. 차단과 비차단을 혼합하면 개발자를 혼란스럽게 하고 많은 사람들이 확장 가능한 애플리케이션을 구축하는 것을 방해할 수 있으므로 Lua도 Dahl을 버렸습니다. 마지막으로 그는 JavaScript로 전환했으며 JavaScript의 첫 번째 수준 객체 기능은 JavaScript를 이벤트 중심 프로그래밍에 매우 적합하게 만들었습니다. JavaScript의 마법은 Node가 인기를 끄는 주요 이유 중 하나입니다.

클로저란 무엇인가요

클로저는 특수 함수로 이해될 수 있지만 정의된 범위의 변수를 상속하고 액세스할 수 있습니다. 콜백 함수를 다른 함수에 매개변수로 전달하면 나중에 호출됩니다. 콜백 함수가 나중에 호출될 때 실제로 정의된 컨텍스트와 그 안에 있는 상위 컨텍스트 변수를 기억한다는 것이 마술입니다. 정상적으로 액세스할 수 있습니다. 이 강력한 기능은 Node 성공의 핵심입니다.

다음 예는 웹 브라우저에서 JavaScript 클로저가 작동하는 방식을 보여줍니다. 버튼의 독립 실행형 이벤트를 듣고 싶다면 다음과 같이 할 수 있습니다:

코드 복사 코드는 다음과 같습니다.

var clickCount = 0;

document.getElementById('myButton').onclick = function() {

clickCount = 1;

Alert("clickCount " 번 클릭했습니다.");

};

jQuery를 사용할 때 작동하는 방식은 다음과 같습니다.

코드 복사 코드는 다음과 같습니다.

var clickCount = 0;

$('버튼#mybutton').click(function() {

clickedCount ;

Alert('clickCount' 번 클릭했습니다.');

});

JavaScript에서 함수는 일급 객체입니다. 즉, 함수를 다른 함수에 매개변수로 전달할 수 있습니다. 위의 두 예에서 전자는 다른 함수에 함수를 할당하고, 후자는 해당 함수를 다른 함수에 매개변수로 전달합니다. 클릭 이벤트의 핸들러 함수(콜백 함수)는 함수가 있는 코드 블록 아래의 모든 변수에 액세스할 수 있습니다. 가 정의되어 있습니다. 이 경우 상위 클로저 내에 정의된 clickCount 변수에 액세스할 수 있습니다.

clickCount 변수는 전역 범위(JavaScript의 가장 바깥쪽 범위)에 있습니다. 사용자가 버튼을 클릭한 횟수를 저장하는 것은 쉽게 충돌할 수 있기 때문에 일반적으로 나쁜 습관입니다. 다른 코드에서는 변수가 사용되는 로컬 범위에 변수를 배치해야 합니다. 대부분의 경우 함수에 코드를 래핑하는 것은 추가 클로저를 만드는 것과 동일하므로 다음과 같이 전역 환경을 오염시키는 것을 쉽게 피할 수 있습니다.

코드 복사 코드는 다음과 같습니다.

                (함수() {

var clickCount = 0;

$('button#mybutton').click(function() {

클릭수 ;

Alert('clickCount' 번 클릭했습니다.');

                                                                                      

            }());

참고: 위 코드의 일곱 번째 줄은 함수를 정의하고 즉시 호출합니다. 이는 JavaScript의 일반적인 디자인 패턴입니다. 즉, 함수를 생성하여 새 범위를 생성합니다.

클로저가 비동기 프로그래밍에 어떻게 도움이 되는지

이벤트 중심 프로그래밍 모델에서는 먼저 이벤트 발생 후 실행될 코드를 작성한 다음 코드를 함수에 넣은 다음 마지막으로 함수를 호출자에게 매개변수로 전달합니다. 호출자 기능.

JavaScript에서 함수는 선언된 범위의 컨텍스트도 기억합니다. 이 메커니즘을 통해 JavaScript 함수는 함수가 정의된 컨텍스트와 모든 변수에 액세스할 수 있습니다. .

콜백 함수를 호출자에게 매개변수로 전달하면 나중에 이 함수가 호출됩니다. 콜백 함수가 정의된 범위가 종료된 경우에도 콜백 함수가 호출되면 종료된 범위와 상위 범위의 모든 변수에 계속 액세스할 수 있습니다. 마지막 예와 마찬가지로 콜백 함수는 jQuery의 click() 내에서 호출되지만 여전히 clickCount 변수에 액세스할 수 있습니다.

클로저의 마법은 앞서 설명했습니다. 상태 변수를 함수에 전달하면 상태를 유지하지 않고도 이벤트 기반 프로그래밍을 수행할 수 있습니다.

요약

이벤트 중심 프로그래밍은 이벤트 트리거링을 통해 프로그램 실행 흐름을 결정하는 프로그래밍 모델입니다. 프로그래머는 관심 있는 이벤트에 대한 콜백 함수(종종 이벤트 핸들러라고 함)를 등록하고, 시스템은 이벤트가 발생할 때 등록된 이벤트 핸들러를 호출합니다. 이 프로그래밍 모델에는 기존 차단 프로그래밍 모델이 갖지 못한 많은 장점이 있습니다. 과거에는 유사한 기능을 얻으려면 다중 프로세스/다중 스레딩을 사용해야 했습니다.

JavaScript는 첫 번째 유형 객체의 기능과 클로저 속성이 이벤트 중심 프로그래밍에 적합하기 때문에 강력한 언어입니다.