Event Driven - Node.JS

EVENT DRIVEN
NODEJS
Donnerstag, 27. Juni 13

ÜBER MICH
‣ JavaScript Nerd
‣ C/C++/C# Entwickler
‣ Berliner
‣ Tech Startups
@mikebild / Software Engineer

init()
setup()
run()
cleanup()
end()
sync

init()
setup()
run()
cleanup()
end()
sync
0
1
2
3
4

async
init()0
setup()1
run()2
cleanup()3
end()4

async
init()0 setup()1
run()2
cleanup()3
end()4

async
init()0 setup()1 run()2
cleanup()3
end()4

async
init()0 setup()1 run()2 cleanup()3
end()4

async
init()0 setup()1 run()2 cleanup()3 end()4

ASYNC !== POSITION

ASYNC === ZEIT

KONTROLLFLUSS === undeﬁned
???

init(
setup(
run(
cleanup(
end()
)
)
)
)

CONTINUATION
???

CALLBACKS
CONTINUATION
???

FIRST-CLASS
FUNCTIONS

FIRST-CLASS
FUNCTIONS
‣ Funktionen sind Objekte

FIRST-CLASS
FUNCTIONS
‣ Variablenzuweisung

FIRST-CLASS
FUNCTIONS
‣ Parameter

FIRST-CLASS
FUNCTIONS
‣ Parameter
‣ Rückgabewert

FIRST-CLASS
FUNCTIONS
‣ Parameter
‣ Rückgabewert
‣ Funktionen haben
Eigenschaften und Methoden

non-blocking

non-blocking
???

SCOPE
non-blocking
???

SCOPE
non-blocking
IMMEDIATE FUNCTIONS
???

SCOPE
non-blocking
IMMEDIATE FUNCTIONS
CLOSURES
???

<3 KONZEPTE

SCOPE
‣ Gültigkeitsbereich vonVariablen
‣ privat innerhalb von Funktionen
‣ das this innerhalb der Funktion

IMMEDIATE
FUNCTIONS

IMMEDIATE
FUNCTIONS
Deklaration und unmittelbare Ausführung

CLOSURES

CLOSURES
‣ umschließen Gültigkeitsbereich für
Variablen

CLOSURES
Variablen
‣ „einfrieren“ von Werten inVariablen

CLOSURES
Variablen
‣ privateVariablen

CLOSURES
Variablen
‣ privateVariablen
‣ „konﬁgurierbare“ Funktionen

CLOSURES
SCOPE - privateVariablen

CLOSURES
„konﬁgurierbare“ Funktionen

SCOPE CLOSURE
???

SCOPE CLOSURE
YEAH!???

(RE)BIND SCOPE

(RE)BIND SCOPE
OUTER

(RE)BIND SCOPE
OUTER INNER

BLOCKING
VS.
NON-BLOCKING

ARBEIT

WARTEN
ARBEIT

WARTEN

FERTIG

BLOCKING

???
GESCHWINDIGKEIT

THREADS

‣ Reaktionsfähig
THREADS

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
THREADS

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
‣ ABER
THREADS

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
‣ ABER
‣ hoher Aufwand
THREADS

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
‣ ABER
‣ hoher Aufwand
‣ viel Koordination
THREADS

IDEEN?

NEUER ABLAUF

NON-BLOCKING

Benachrichtigen Sie mich,
sobald Sie fertig sind.

EVENT DRIVEN

‣ Reaktionsfähig
EVENT DRIVEN

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
EVENT DRIVEN

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
‣ UND
EVENT DRIVEN

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
‣ UND
‣ EINFACH
EVENT DRIVEN

‣ Reaktionsfähig
‣ Skalierbar
‣ UND
‣ EINFACH
‣ GÜNSTIG
EVENT DRIVEN

GESCHWINDIGKEIT?

I/O GESCHWINDIGKEIT
http://duartes.org/gustavo/blog/post/what-your-computer-does-while-you-wait
5ns 50ns 5ms 50ms
CPU-Register
0.33ns
L1-Cache
1ns L2-Cache
4.7ns
RAM
83ns
HDD-Seek
13.7ms
NETWORK
80ms

NODE.JS

I/O MODULE
ﬁle, http, net ...
BLOCKING NON-BLOCKING

I/O MODULE
ﬁle, http, net ...
BLOCKING NON-BLOCKING
UNTERSCHIEDE

BLOCKING
‣ Prozess blockiert während des Aufrufes

BLOCKING
‣ Prozess blockiert während des Aufrufes
‣ wird erst fortgesetzt, wenn Ergebnis verfügbar ist

NON-BLOCKING
‣ Prozess kann weiter arbeiten

NON-BLOCKING
‣ Prozess kann weiter arbeiten
‣ während die Daten im Hintergrund geladen
werden

NON-BLOCKING I/O

NON-BLOCKING I/O
‣ Funktionen ohne „direkte“ Rückgabewerte

NON-BLOCKING I/O
‣ „callbacks“ sind „continuations“ zur Fortsetzung
des Programmablaufs

NON-BLOCKING I/O
des Programmablaufs
‣ Background-Tasks machen die Arbeit

NON-BLOCKING I/O
des Programmablaufs
‣ Background-Tasks machen die Arbeit
‣ keine Wartezeit im Programmablauf

EVENTS

‣ Frontend
‣ user interaction-events: mouse*, key*
‣ timer events: setTimeout

‣ Frontend
‣ user interaction-events: mouse*, key*
‣ timer events: setTimeout
‣ Backend
‣ I/O-events: networking, ﬁlesystem
‣ custom-events

‣ Ereignisse auf die reagiert werden
EVENTS

‣ viele Sender (üblicherweise nur einer)
EVENTS

‣ viele Sender (üblicherweise nur einer)
‣ viele Empfänger
EVENTS

EVENT HANDLING

callback(DATA)

‣ vereinfachte Form der Event-Verarbeitung
‣ wird anstelle eines return-Wertes aufgerufen
‣ NODE.JS Konvention:
function callback(err, data) {}
callback(DATA)

EVENT EMITTER

‣ Event-Quelle und Dispatcher
‣ Empfänger werden mit on('NAME', callback)
angemeldet
‣ Events werden mit emit() ausgelöst
‣ Events werden nur an die angemeldeten Empfänger
im Event-Emitter gesendet
EVENT EMITTER

EVENT-LOOP
ARCHITEKTUR

‣Event-Handler registrieren
‣Anwendung starten
1
Bearbeitet
„lang laufenden“ Aufgaben
2
WORKER
THREADS
WORKER
THREADS
WORKER
THREADS
MAIN
PROCESS
C++Thread-Pool

‣Event-Loop startet
‣wartet auf Events
3
EVENT-LOOP
MAIN
PROCESS
WORKER
THREADS
WORKER
THREADS
WORKER
THREADS

Meldet „Daten“-
Rückgaben als Events
4
EVENT-LOOP
MAIN
PROCESS
WORKER
THREADSWORKER
THREADSWORKER
THREADS
➡ fs.data
➡ fs.end
➡http.request
➡ ...
➡ ...
EVENT
QUEUE

Dispatcher führt
für jeden EVENT
den registrierten
CALLBACK im
MAIN PROZESS aus
5
EVENT-LOOP
MAIN
PROCESS
WORKER
THREADSWORKER
THREADSWORKER
THREADS
➡ fs.data
➡ fs.end
➡http.request
EVENT
QUEUE
DISPATCH

✓in nur einem Prozess
✓Single-Thread innerhalb von NODE.JS
✓keine Parallelisierung, sondern Non-Blocking
✓Event-Verarbeitung in Reihenfolge der Erzeugung
✓einfaches Modell
✓Skalierung über separate Prozesse (CPU-Intensive Tasks)
✓zwingt zum asynchronem Denken und Code
EVENT LOOP

BEISPIEL
WEB SERVER

NEVER BLOCK

STREAMS

CHILD-PROZESS

WENNS MAL LÄNGER
DAUERT

WENNS MAL LÄNGER
DAUERT
✓„split and defer“ - setTimeout(continuation, 0);

WENNS MAL LÄNGER
DAUERT
✓EventEmitter

WENNS MAL LÄNGER
DAUERT
✓EventEmitter
✓child-process

WENNS MAL LÄNGER
DAUERT
✓EventEmitter
✓child-process
✓STREAMS

BEISPIEL

‣ Ein Gast betritt den Empfang eines Hotels

‣ Rezeptionist begrüßt den Gast

‣ Rezeptionist übergibt ein Anmeldeformular

‣ Rezeptionist übergibt ein Zahlungsformular

‣ Rezeptionist kann weitere Gäste empfangen

‣ Der Gast füllt die Formulare aus

‣ Der Gast übergibt die ausgefüllten Formulare an den Rezeptionist

‣ Rezeptionist überprüft die erhaltenen Formulare

‣ Rezeptionist überprüft die erhaltenen Formulare
‣ Gast bekommt seinen Zimmerschlüssel, oder muss das/die Formulare
nochmals ausfüllen

‣ nur 1 Gast je Rezeptionisten
SYNC

‣ X gleichzeitige Gäste brauchen X Rezeptionisten
(= Threads)
SYNC

(= Threads)
‣ Rezeptionisten und Gast warten (= Locking)
SYNC

(= Threads)
‣ wenn mehr Gäste als Rezeptionisten:
Warteschlange am Eingang
SYNC

(= Threads)
‣ wenn mehr Gäste als Rezeptionisten:
Warteschlange am Eingang
‣ oder ständig "schlafende" Rezeptionisten
SYNC

‣ nur 1 Rezeptionist für X Gäste
ASYNC

‣ zu viele Gäste führen nur zur langsameren
Ausführung nicht zur Blocking
ASYNC

‣ Lange Aktionen werden von Background-Services
erledigt
ASYNC

erledigt
‣ jegliche Aktion wird über Events ausgelöst
ASYNC

erledigt
‣ jegliche Aktion wird über Events ausgelöst
‣ Rezeptionisten sind nicht untätig
ASYNC

KOMPLIZIERT

CALLBACK HELL

https://npmjs.org/package/cflow
FLOW

https://github.com/creationix/step
STEP

COMPLEX
EVENT
PROCESSING

REACTIVE EXTENSIONS
IN
OUT
LOGIK

ZUSTAND
‣ Array von Events
‣ Event Store
...
{ msg: „bar“ }
{ msg: „foo“ }
{ msg: „driven“ }
{ msg: „event“ }
{ msg: „start“ }0
1
2
3
4

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ABFRAGE

ABFRAGE
pattern matching

MATCH & FOLD

MORGEN

EVENT STORE

SEDA
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