面试题：网络编程中Node.js非阻塞I/O在文件系统交互中的应用方式

Question

请阐述在Node.js中，非阻塞I/O是如何与文件系统进行交互的，举例说明fs.readFile和fs.writeFile在非阻塞模式下的使用及原理。

Answer 1

非阻塞I/O与文件系统交互

在Node.js中，非阻塞I/O允许Node.js在执行I/O操作（如文件系统操作）时，不会阻塞主线程的执行。这是通过事件驱动和异步回调机制实现的。当一个非阻塞I/O操作（如读取或写入文件）开始时，Node.js不会等待操作完成，而是继续执行后续代码。当操作完成后，Node.js通过事件循环检测到操作完成，并执行相应的回调函数来处理结果。

fs.readFile在非阻塞模式下的使用及原理

使用示例

const fs = require('fs');

fs.readFile('example.txt', 'utf8', (err, data) => {
    if (err) {
        console.error(err);
        return;
    }
    console.log(data);
});
console.log('This is printed before the file reading is complete');

原理

1. 调用fs.readFile：当调用fs.readFile时，Node.js将文件读取操作交给底层的操作系统I/O模块，同时主线程继续执行后续代码（即打印This is printed before the file reading is complete）。
2. 事件循环：Node.js的事件循环持续检查事件队列。当文件读取操作完成后，操作系统将完成信号放入事件队列。
3. 回调执行：事件循环检测到文件读取完成的信号后，从事件队列中取出该事件，并将其对应的回调函数（即(err, data) => {... }）放入执行栈中执行。如果读取过程中发生错误，err会被赋值，否则data会包含文件内容。

fs.writeFile在非阻塞模式下的使用及原理

使用示例

const fs = require('fs');

const content = 'This is some text to write to the file';
fs.writeFile('newFile.txt', content, (err) => {
    if (err) {
        console.error(err);
        return;
    }
    console.log('File written successfully');
});
console.log('This is printed before the file writing is complete');

原理

1. 调用fs.writeFile：调用fs.writeFile时，Node.js将文件写入操作交给底层操作系统I/O模块，主线程继续执行后续代码（即打印This is printed before the file writing is complete）。
2. 事件循环：同样，事件循环持续检查事件队列。当文件写入操作完成后，操作系统将完成信号放入事件队列。
3. 回调执行：事件循环检测到文件写入完成的信号后，取出该事件，并将对应的回调函数（即(err) => {... }）放入执行栈执行。如果写入过程中发生错误，err会被赋值，否则说明文件写入成功。