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Async Hooks

稳定性：1 - 实验性的

async_hooks模块提供了一个APi，通过注册回调的方式追踪在Node.js应用中创建的异步资源的生命周期。引用方法如下：

const async_hooks = require('async_hooks');

术语

每个异步资源代表了一个含有关联回调的对象。这个回调也许会被调用很多次，例如，net.createServer中的connection事件，亦或是类似fs.open仅调用一次。资源也可以在回调调用之前关闭。AsyncHook没有在这些例子之中做明确区分，但是会将他们表示为资源的抽象概念。

开放的API

概述

下面是一个开放出来的API概览。

const async_hooks = require('async_hooks');

// 返回当前正在执行的上下文的id
const eid = async_hooks.executionAsyncId();

// 返回当前执行上下文要触发的回调的句柄id
const tid = async_hooks.triggerAsyncId();

// 创建一个新的AsyncHook实例。所有的回调都是可配置的
const asyncHook =
    async_hooks.createHook({ init, before, after, destroy, promiseResolve });

// 允许新创建的AsyncHook实例的回调被调用. 在调用了构造函数之后不会隐性
// 调用这个方法， 必须显式调用此方法才会开始执行实例的回调。
asyncHook.enable();

// 关闭对新的异步事件的监听。
asyncHook.disable();

//
// 下面的函数是可以传递给createHook()中的回调.
//

// init在对象创建的时候调用。 在这个回调（init）运行的时候可能资源还没有创建完，
// 所以被“asyncId”代表的资源也许还缺少一些字段。
function init(asyncId, type, triggerAsyncId, resource) { }

// before会在资源的回调调用前进行调用. 它可以为了句柄调用0~N次，（例如 TCPWrap），亦或是为了发起请求只调用一次（例如 FSReqWrap）。
function before(asyncId) { }

// after会在资源的回调运行之后运行。.
function after(asyncId) { }

// destroy 会在AsyncWrap实例被销毁的时候运行。.
function destroy(asyncId) { }

// promiseResolve只会被promise资源调用，在把`resolve`函数传递给`Promise`构造函数的时候才会被调用（直接或通过别的方式使得promise被resolve的时候）。
function promiseResolve(asyncId) { }

async_hooks.createHook(callbacks)

添加于：v8.1.0

  • callbacks <Object> 注册的钩子回调
    • init <Function> init 回调
    • before <Function> before 回调
    • after <Function> after 回调
    • destroy <Function> destory回调
  • 返回：用来开启或关闭钩子的{AstncHook}实例

注册函数在每个异步操作的不同生命周期中被调用。

init()/before()/after()/destory()会在资源生命周期各自的异步事件中被调用。

所有的回调都是可配置的。例如，如果只需要在资源回收的时候跟踪，那么只需要传递destroy回调。在Hook Callbacks章节中有明确的可以传递给callbacks的所有函数。

const async_hooks = require('async_hooks');

const asyncHook = async_hooks.createHook({
  init(asyncId, type, triggerAsyncId, resource) { },
  destroy(asyncId) { }
});

注意：回调可以通过原型链继承：

class MyAsyncCallbacks {
  init(asyncId, type, triggerAsyncId, resource) { }
  destroy(asyncId) {}
}

class MyAddedCallbacks extends MyAsyncCallbacks {
  before(asyncId) { }
  after(asyncId) { }
}

const asyncHook = async_hooks.createHook(new MyAddedCallbacks());
错误处理

如果任何AsyncHook回调抛错，应用都会显示相应的堆栈跟踪的信息然后退出。退出路径会遵循未捕获异常，但是所有的uncaughtException事件监听都会被移除，因此会强制进程退出。exit回调会被调用，除非你的应用开启了--abort-on-uncaught-exception参数，在这种情况下应用的堆栈信息会打印出来，并且在应用退出的时候会留下一份内存快照。

错误处理这么表现的原因是这些回调会在一个对象生命周期的不稳定阶段运行，例如在类的创建和销毁期间。正是如此，nodejs认为快速关闭这个进程是很有必要的，目的是阻止将来意外中止的发生。这是未来一个需要改进的主题：提供一个更加全面的分析去确保在执行的时候异常可以遵循正常的工作流程，没有多余的副作用。

AsyncHooks 回调的打印

由于打印到console是一个异步的操作，console.log()会导致AsyncHooks回调的调用。所以在AsyncHooks的回调函数中使用console.log()或者类似的异步操作会导致无限递归。一个十分简单的解决办法是在调试的时候使用同步的日志操作，例如fs.writeSync(1, msg)。这会打印到stdout，因为1是stdout的文件描述符，并且不会递归调用AsyncHooks因为它是同步的。

const fs = require('fs');
const util = require('util');

function debug(...args) {
  // use a function like this one when debugging inside an AsyncHooks callback
  fs.writeSync(1, `${util.format(...args)}\n`);
}

如果一个异步操作需要记录日志，尽可能的使用AsyncHooks自己提供的信息来跟踪整体异步操作的流程。日志应该忽略由于日志自己的原因导致AsyncHooks回调调用。

asyncHook.enable()

  • 返回：<AsyncHook> asyncHook的引用

开启已有的AsyncHook实例的回调。如果没有提供回调函数，开启的会是一个空函数。

AsyncHook实例默认是关闭的。如果要在创建之后立刻开启，可以参考下面的形式。

const async_hooks = require('async_hooks');

const hook = async_hooks.createHook(callbacks).enable();

asyncHook.disable()

  • 返回：<AsyncHook> asyncHook的引用

将某个AsyncHook实例的回调在全局asyncHook回调池中禁用掉。钩子在被禁用掉之后，只有通过重新启用才能继续呗调用到。
为了API的一致性，disable()也会返回AsyncHook的实例。

回调钩子

异步事件生命周期中关键事件被分为四块：实例化、回调之前/之后、以及实例被销毁时。

init(asyncId, type, triggerAsyncId, resource)
  • asyncId <number> 异步资源的唯一id
  • type <string> 异步资源的类型
  • triggerAsyncId <number> 异步资源在执行上下文创建时候的唯一ID
  • resource <Object> 异步操作的资源的引用，在被 销毁 的时候需要释放

这个钩子会在 有可能 发布异步事件的类实例化的时候调用。这并 不代表 这个实例一定会在destroy回调调用前调用before/after回调，只是存在这种可能性。

通过打开资源，然后在资源可用之前关闭它，可以观察到这种行为。下面的片段演示了这一点。

require('net').createServer().listen(function() { this.close(); });
// OR
clearTimeout(setTimeout(() => {}, 10));

每个新资源都分配了一个在当前进程范围内唯一的ID。

type

type是一个字符串，用来鉴别调用init的资源的类型。通常情况，它和资源的constructor是对应关系。

FSEVENTWRAP, FSREQWRAP, GETADDRINFOREQWRAP, GETNAMEINFOREQWRAP, HTTPPARSER,
JSSTREAM, PIPECONNECTWRAP, PIPEWRAP, PROCESSWRAP, QUERYWRAP, SHUTDOWNWRAP,
SIGNALWRAP, STATWATCHER, TCPCONNECTWRAP, TCPSERVER, TCPWRAP, TIMERWRAP, TTYWRAP,
UDPSENDWRAP, UDPWRAP, WRITEWRAP, ZLIB, SSLCONNECTION, PBKDF2REQUEST,
RANDOMBYTESREQUEST, TLSWRAP, Timeout, Immediate, TickObject

资源类型为PROMISE也应该算在里面，用来跟踪Promise实例以及它们安排的异步工作。

使用者可以通过embedder API来自定义自己的type。

注意：类型名是有可能冲突的。Embedders鼓励使用独特的前缀，例如npm包的名字，来避免在监听钩子时候的冲突。

triggerId

triggerAsyncId是引起（或触发）新资源初始化的资源asyncId，并且它会导致init的调用。async_hooks.executionAsyncId()仅说明 资源是 什么时候 创建的，但是triggerAsyncId说明 的是 为什么这个资源会被创建。

下面是triggerAsyncId的简单演示。

async_hooks.createHook({
  init(asyncId, type, triggerAsyncId) {
    const eid = async_hooks.executionAsyncId();
    fs.writeSync(
      1, `${type}(${asyncId}): trigger: ${triggerAsyncId} execution: ${eid}\n`);
  }
}).enable();

require('net').createServer((conn) => {}).listen(8080);

使用nc localhost 8000指令击中服务器的时候会有如下输出：

TCPSERVERWRAP(2): trigger: 1 execution: 1
TCPWRAP(4): trigger: 2 execution: 0

TCPSERVERWRAP 是接受链接的服务器。
TCPWRAP 是来自客户端的新链接。当建立新的连接时，立即构建TCPWrap实例。这是在JavaScript栈外发生的（边注：executionAsyncId()为0时，意为它是通过c++执行的，且在这之上没有JavaScript栈）。通过这些信息，不可能根据谁创建的它们而将资源归类到一起。因此triggerAsyncId被赋予的任务是在新资源存在情况下表示出这个资源代表的是什么。

resource

resource代表已经初始化的异步资源的对象。这里面存储的信息与type的值相关。例如，对于GETADDRINFOREQWRAP资源类型，rescource提供在net.Server.listen（）中用来查找主机名的IP地址时使用的主机名。用来访问这些信息的API暂时不会公开，但是通过Embedder API，用户可以提供并记录属于他们自己的资源对象。例如，一个包含正在执行SQL查询的资源对象。

在Promises的情况下，resource会具有promise属性，该属性指向正在初始化的Promise,并且parentId属性设置为父Promise的asyncId，如果不存在父Promise则设为undefined。例如，b = a.then(handler)，a被认为是b的父Promise。

异步上下文例子

下面是一个在before和after中间调用init的例子，特别注意listen()的回调会是什么样子。输出格式稍微复杂些，以使调用上下文更容易被观察到。

let indent = 0;
async_hooks.createHook({
  init(asyncId, type, triggerAsyncId) {
    const eid = async_hooks.executionAsyncId();
    const indentStr = ' '.repeat(indent);
    fs.writeSync(
      1,
      `${indentStr}${type}(${asyncId}):` +
      ` trigger: ${triggerAsyncId} execution: ${eid}\n`);
  },
  before(asyncId) {
    const indentStr = ' '.repeat(indent);
    fs.writeSync(1, `${indentStr}before:  ${asyncId}\n`);
    indent += 2;
  },
  after(asyncId) {
    indent -= 2;
    const indentStr = ' '.repeat(indent);
    fs.writeSync(1, `${indentStr}after:   ${asyncId}\n`);
  },
  destroy(asyncId) {
    const indentStr = ' '.repeat(indent);
    fs.writeSync(1, `${indentStr}destroy: ${asyncId}\n`);
  },
}).enable();

require('net').createServer(() => {}).listen(8080, () => {
  // Let's wait 10ms before logging the server started.
  setTimeout(() => {
    console.log('>>>', async_hooks.executionAsyncId());
  }, 10);
});

仅开启服务器的时候的输出：

TCPSERVERWRAP(2): trigger: 1 execution: 1
TickObject(3): trigger: 2 execution: 1
before:  3
  Timeout(4): trigger: 3 execution: 3
  TIMERWRAP(5): trigger: 3 execution: 3
after:   3
destroy: 3
before:  5
  before:  4
    TTYWRAP(6): trigger: 4 execution: 4
    SIGNALWRAP(7): trigger: 4 execution: 4
    TTYWRAP(8): trigger: 4 execution: 4
>>> 4
    TickObject(9): trigger: 4 execution: 4
  after:   4
after:   5
before:  9
after:   9
destroy: 4
destroy: 9
destroy: 5

注意：如示例中所示，executionAsyncId()和execution都指定了当前执行上下文的值；这是通过before和after的调用决定的。
仅使用execution来绘制资源分配结果如下：

TTYWRAP(6) -> Timeout(4) -> TIMERWRAP(5) -> TickObject(3) -> root(1)

TCPSERVERWRAP并不属于此图中的一部分，即使这是console.log()被调用的原因。这是因为不使用主机名来绑定一个端口是 同步操作，但是为了维护一个完整的异步API,用户的回调被放置在了process.nextTick()中。

此图只展示了资源 何时 创建，而不是 为什么，因此要跟踪 为什么 请使用triggerAsyncId。

before(asyncId)
  • asyncId <number>

当一个异步操作初始化（例如一个TCP服务器接收到了一个新的连接请求）或者完成（例如向磁盘中写入数据）的时候一个回调会被调用来通知用户。before会在这个回调调用之前被调用。asyncId是分配给将要执行回调的资源的唯一标识符。
before会被调用0~N次。如果异步操作被取消掉那么before一般会被调用0次，例如TCP服务器没有收到任何连接请求。正常情况下类似于TCP服务的资源before一般会被调用很多次，然而类似于fs.open()的操作只会被调用一次。

after(asyncId)
  • asyncId <number>

在指定了before的回调完成调用后立即调用。
注意：如果在执行回调的时候发生了未捕获的异常，after会在uncaughtException事件发生 之后 运行。

destroy(asyncId)
  • asyncId <number>

在对应asyncId的资源被销毁之后运行。也可以被embedder API emitDestroy()异步调用。
注意：一些资源依靠gc来清除，如果对传递给init的resource对象进行引用，则destory有可能不会被调用，从而导致应用中的内存泄漏。如果资源不依赖于gc清除，那么就不会有这种问题。

promiseResolve(asyncId)
  • asyncId <bunber>

resolve传递给Promise构造函数被调用的时候调用此函数（直接或通过别的方式使得promise被resolve的时候）。
请注意resolve()不会执行任何可观察的同步工作。
注意：这并不一定意味着Promise在此时已经fulfilled或者rejected，假设这个Promise被另一个Promise的状态resolved.
例如：

new Promise((resolve) => resolve(true)).then((a) => {});

回调调用如下：

init for PROMISE with id 5, trigger id: 1
  promise resolve 5      # corresponds to resolve(true)
init for PROMISE with id 6, trigger id: 5  # the Promise returned by then()
  before 6               # the then() callback is entered
  promise resolve 6      # the then() callback resolves the promise by returning
  after 6
async_hooks.triggerAsyncId()
  • 返回：<number> 负责调用当前正在执行的回调的资源的ID。

例如：

const server = net.createServer((conn) => {
  // The resource that caused (or triggered) this callback to be called
  // was that of the new connection. Thus the return value of triggerAsyncId()
  // is the asyncId of "conn".
  async_hooks.triggerAsyncId();

}).listen(port, () => {
  // Even though all callbacks passed to .listen() are wrapped in a nextTick()
  // the callback itself exists because the call to the server's .listen()
  // was made. So the return value would be the ID of the server.
  async_hooks.triggerAsyncId();
});

JavaScript Embedder API

开发人员处理自己的异步资源任务例如执行I/O、连接池或管理回调队列等，可以使用AsyncWrap JavaScript API，以便调用适当的回调函数.

class AsyncResource()

AsyncResource类被设计用于扩展embedder的异步资源。这个类可以让使用者轻松触发他们自己资源的生命周期相应的事件。
init钩子会在AsyncResource实例化的时候触发。
注意：before和after必须按照他们被调用的顺序解除调用。否则，会发生一个不可恢复的异常并且进程会终止。
下面是AsyncResourceAPI的一个简介。

const { AsyncResource, executionAsyncId } = require('async_hooks');

// AsyncResource() is meant to be extended. Instantiating a
// new AsyncResource() also triggers init. If triggerAsyncId is omitted then
// async_hook.executionAsyncId() is used.
const asyncResource = new AsyncResource(
  type, { triggerAsyncId: executionAsyncId(), requireManualDestroy: false }
);

// Call AsyncHooks before callbacks.
asyncResource.emitBefore();

// Call AsyncHooks after callbacks.
asyncResource.emitAfter();

// Call AsyncHooks destroy callbacks.
asyncResource.emitDestroy();

// Return the unique ID assigned to the AsyncResource instance.
asyncResource.asyncId();

// Return the trigger ID for the AsyncResource instance.
asyncResource.triggerAsyncId();

AsyncResource(type[, options])

  • type <string> 异步事件的类型
  • options <Object>
    • triggerAsyncId <number> 创建这个异步事件的执行上下文的ID.默认：executionAsyncId()
    • requireManualDestroy <boolean> 在对象被gc的时候禁止自动emitDestroy。这个属性一般不需要配置（即使手动触发emitDestroy），除非检索资源的asyncId并且用它调用这个敏感的API的emitDestroy。默认：false

用法示例：

class DBQuery extends AsyncResource {
  constructor(db) {
    super('DBQuery');
    this.db = db;
  }

  getInfo(query, callback) {
    this.db.get(query, (err, data) => {
      this.emitBefore();
      callback(err, data);
      this.emitAfter();
    });
  }

  close() {
    this.db = null;
    this.emitDestroy();
  }
}

asyncResource.emitBefore()

  • 返回：<undefined>

在进入新的异步执行上下文的时候调用所有的before回调。如果对emitBefore()进行嵌套调用，将会跟踪asyncId堆栈并正确展开。

asyncResource.emitAfter()

  • 返回：<undefined>

调用所有的after回调。如果emitBefore()嵌套调用，请确保堆栈的正确展开。否则会抛出一个错误。
如果用户的回调抛出异常，且错误是由uncaughtException或者domain处理，堆栈上的asyncId会自动调用emitAfter()。

asyncResource.emitDestroy()

  • 返回：<undefined>

调用所有的destroy钩子。这个方法只被允许调用一次。如果多次调用会抛出一个错误。这个方法 必须手动调用。如果资源最终被GC回收，那么destroy钩子永远不会被调用。

asyncResource.asyncId()

  • 返回：<number> 分配给资源的唯一asyncId。

asyncResource.triggerAsyncId()

  • 返回：<number> 传递给AsyncResource构造函数的triggerAsyncId。