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从java角度对比nodejs、fastapi，同步和异步区别

article 2025/2/7 4:35:09

我之前一直用java语言编程，最近一年用python fastapi和nodejs nestjs开发了一些项目，站在java程序员的角度谈谈异步编程和同步编程的区别，主要在两方面

处理请求，java常用的tomcat是多线程处理请求并执行代码，同步阻塞型。而nodejs是单线程处理请求并执行代码，异步非阻塞。
编程思想，同步利用多线程完成非阻塞目的，写代码按顺序写。而异步天生能完成非阻塞，比同步多了回调、async await等，写代码也不是顺序、没那么容易理解。

参考这两章节重要

Node.js 中文网 — Node.js 事件循环

Node.js 中文网 — 不要阻塞事件循环（或工作池）

一。同步编程

习惯了java开发，会觉得同步编程易于理解，符合常见顺序思维。

同步tomcat如何处理请求

我们知道tomcat默认用150个线程，每个线程处理一个客户端请求，堆积的客户端请求会进入队列。某个客户端处理请求的线程被io或大量计算堵塞，不影响tomcat的剩余149处理请求，所以tomcat依然能处理其他客户端的请求。

同步编程该如何完成非阻塞需求

在主线程执行期间，如果想同时执行另一个任务，就新建线程去做，并通过callable get方法、线程阀、中断等办法得知线程执行结果。

以下面代码为例，我们想让第二件IO事和第三件IO事同时进行、不想主线程被第二件IO事堵塞住，所以用新线程执行第二件IO事，但想获得第二件事结果要在主线程堵塞等待get。注意在编程中，第二件事应该是阻塞型代码比如IO、长时间计算型任务利用空闲的cpu执行，否则新建线程无意义。

        System.out.println("第一件事");
        FutureTask futureTask = new FutureTask<>((Callable) () -> {
            System.out.println("第二件事IO");
            return 1;
        });
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        System.out.println("第三件事IO");
        Object o = futureTask.get();
        System.out.println("第二三件事IO都完成了，第二件事结果"+o);

二。异步编程

nodejs

nodejs的思想是用较少的线程处理更多的客户端请求。

nodejs如何处理请求和io

nodejs有两种线程，事件循环线程和工作池线程，事件循环线程是单线程，工作池线程有多个。

事件循环线程用来干嘛？看看官网文档，如下Node.js 中文网 — 不要阻塞事件循环（或工作池）

我认为nodejs中文网翻译的不对，估计是工具翻译的，还是自己看英文。

第一段话我反复看了好几次 1.nodejs初始化模块和注册事件回调，然后执行事件循环，nodejs通过回调的方式响应处理客户端请求，这个处理客户端请求的回调是以同步方式执行的，并且可能注册异步请求继续处理。（这段话意思是事件循环线程用来处理客户端请求，处理方式是注册事件和回调，在处理客户端请求回调的过程中，它可能注册新的异步事件，我这里翻译为事件，但原文用的是may register asynchronous requests ，requests不是指客户端http请求、而是异步操作请求。比如平常@get等接口接受请求、并在接口中写新的异步io操作就会注册到事件里）

2.第二段又重复说时事件循环会处理在回调中发起的异步非阻塞请求，比如网络io，我理解是进一步解释了

3.总结，事件循环线程干了两件事（1）处理事件回调，这里包含了处理客户端请求，因为它也是通过回调处理；同时回调中如果注册了新事件，新事件同样由事件循环线程处理（2）处理非阻塞异步事件如网络IO，为什么要强调网络io呢？看了下面工作线程的作用就明白了，因为文件io是工作线程处理的。

举个例子再理解下，平常写代码@get接口，里面打一行日志、然后查数据库、有查询结果后处理。事件循环线程处理请求，然后用回调执行代码，回调里打一行日志，查数据库是网络io，于是事件循环线程发起了这次网络io，但不等待结果，有结果后回调继续在事件循环中完成。

工作池线程用来干嘛的？当碰到一下api时，会自动使用工作池线程执行

I/O 密集型
1. DNS：dns.lookup(), dns.lookupService().
2. 文件系统：除 fs.FSWatcher() 之外的所有文件系统 API 以及明确同步的 API 都使用 libuv 的线程池。
CPU 密集型
1. 加密：crypto.pbkdf2(), crypto.scrypt(), crypto.randomBytes(), crypto.randomFill(), crypto.generateKeyPair().
2. Zlib：除了明确同步的 zlib API 之外，所有 zlib API 都使用 libuv 的线程池。

到这里就明白了，nodejs用事件循环处理请求，处理请求的回调中有异步操作会注册为新事件、网络io则继续由事件循环线程处理，一旦有文件io或加密等规定api会自动由工作线程处理。

所以nodejs官网一再强调，不要阻塞事件循环，这是开发者干的事。详细阅读文档，它说了哪些操作容易堵塞、如何避免堵塞客户端请求，分区卸载等Node.js 中文网 — 不要阻塞事件循环（或工作池）

nodejs处理事件循环的过程

Node.js 中文网 — Node.js 事件循环

在文档这章里讲各个事件循环的各阶段

nodejs完成非阻塞需求代码

以下代码完成了上面java代码相同的事，第二件事用异步执行，想获取第二件事的结果用await。这里与tomcat不同的是，执行线程只有1个，await并没有阻塞到计算线程，计算线程可以继续执行其他不阻塞的代码，直到等待事件回调。


async function a(){
console.log("第一件事")
    
const promise = b();
    
console.log("第三件事")
const result = await promise;
console.log("第二件事结果"+ result);
}
async function b(){
console.log("第二件事");
    return 1;
}
a();

关于nodejs执行宏任务微任务

以上的代码里，先打印第二件事还是第三件事，这与宏任务微任务有关，也不难，可以参考

node【一文搞懂：浏览器和node的事件循环机制】【微任务和宏任务】_node事件循环-CSDN博客

当然用异步不是为了打印日志，这是没意义的，异步是为了io

await怎么实现的

await是个promise语法糖，await 一个promise，和promise.then()差不多。虽然await看起来像是一种特殊的操作，但本质上它也是基于Promise机制的。

当await一个Promise时，实际上是等待这个Promise的状态转换。如果Promise的状态还处于pending，那么与这个Promise最终状态转换相关的回调（例如resolve或reject后的回调）就会在微任务队列中处于等待状态。在事件循环中，微任务队列会在宏任务之间被检查和执行。一旦Promise的状态发生改变，微任务队列中的相应回调就会被触发，从而使得await后的代码能够继续执行（如果Promise被resolve）或者抛出异常（如果Promise被reject）。