一文聊聊Node.js中的event-loop机制

青灯夜游

发布时间：2021-11-05 09:48:25

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本篇文章带大家一起来了解一下node.js中的event-loop（时间循环）机制，希望对大家有所帮助！

一文聊聊Node.js中的event-loop机制

今天我们来学习下nodeJs中的event-loop。event-loop的理解对我来讲一直都是一个比较大的难点，希望通过这次的学习把这个难点突破，也希望能通过这篇博客加深自己对event-loop的理解和印象。

libuv

在学习event-loop之前，先了解下node的libuv。libuv负责不同操作系统上的不同I/O模型的实现，并且把不同的实现抽象为能应用与第三方应用程序的API。

问题

在正式学习event-loop前，先思考一个问题

    setTimeout(() => {
      console.log("timer1");
      Promise.resolve().then(() => {
        console.log("promise1");
      });
    }, 0);

    setTimeout(() => {
      console.log("timer2");
      Promise.resolve().then(() => {
        console.log("promise2");
      });
    }, 0);

这段代码在浏览器中运行的结果是怎样的？

在node中运行的结果又是怎样的呢？

在node8.6之前：

node8.6之后：

为什么会有这样的结果，我们稍后分析!

nodeJs 中的event-loop

首先，来看一张图：

在图中可以看到6个阶段，分别是：timers，pending callbacks,idle/prepare，poll，check，close callbacks。

timers阶段：主要执行setTimeOut,setInterval的回调
pending callbacks阶段：执行一些系统调用的错误，比如说网络通信的错误回调
idle/prepare阶段：只在系统内部使用(这个阶段我们控制干涉不了)
poll阶段：获取新的I/O事件，比如获取一个读取文件的I/O回调。在适合的情况下，nodejs将阻塞在这个阶段
check阶段：执行 setImmediate的回调
比如执行sokect的destory,close事件回调

每一个阶段都遵循一个FIFO(先入先出)的规则来执行任务队列里面的任务。在这六个阶段中，我们着重需要关注的是timers，poll,check阶段。我们日常开发中的绝大部分异步任务都是在这三个阶段处理的。

timers

我们先来说一说timers阶段。
timers是事件循环的第一个阶段，nodejs会去检查有没有已经过期了的timer，如果有，就将它的回调放入队列中。但是nodejs并不能保证timer在预设事件到了就会立即执行回调，这是因为nodejs对timer的过期检查不一定靠谱，它会受机器上其他运行程序的影响，或者是会遇到当前主线程不空闲的情况。
对于这里的不确定性，官网上举了一个例子：
先声明一个setTimeOut,然后外部读取一个文件，当读取文件操作超过定时器的时间，这样一来读文件操作就会把定时器的回调延后，这就是前面说的主线程不空闲的情况。

poll

poll阶段主要是执行两件事情：

1、处理poll阶段的任务队列

2、当有了已经超时的timer执行它的回调函数

在上图中，我们还可以看到：在poll阶段执行完poll任务队列的任务之后，会去检查有无预设的setImmediate,如果有，则进入check阶段，如果没有，则nodejs将会阻塞在这里。

这里我们就会有一个疑问了，如果阻塞在poll阶段，那我们设置的timer岂不是执行不了了吗？
其实当event-loop阻塞在poll阶段时，nodejs会有一个检查机制，它会去检查timers队列是否为空，如果不为空，则重新进入timers阶段。

check

check阶段主要时执行setImmediate的回调函数。

小总结

event-loop的每个阶段都有一个队列，当event-loop达到某个阶段之后，将执行这个阶段的任务队列，直到队列清空或者达到系统规定的最大回调限制之后，才会进入下一个阶段。当所有阶段都执行完成一次之后，称event-loop完成一个tick。

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案例

上面我们说完了event-loop的理论部分，但是光有理论我们也还是不能很清晰的理解event-loop。下面我们就根据几个demo来更加深入的理解下event-loop！

demo1

    const fs=require('fs')
    fs.readFile('test.txt',()=>{
            console.log('readFile')
            setTimeout(()=>{
                    console.log('settimeout');
            },0)
            setImmediate(()=>{
                    console.log('setImmediate')
            })
    })

执行结果：

可见执行结果跟我们前面的分析时一致的！

demo2

    const fs = require("fs");
    const EventEmitter = require("events").EventEmitter;
    let pos = 0;
    const messenger = new EventEmitter();

    messenger.on("message", function (msg) {
      console.log(++pos + " message:" + msg); //
    });

    console.log(++pos + " first"); //

    process.nextTick(function () {
      console.log(++pos + " nextTick"); //
    });

    messenger.emit("message", "hello!");
    fs.stat(__filename, function () {
      console.log(++pos + " stat"); //
    });

    setTimeout(function () {
      console.log(++pos + " quick timer"); //
    }, 0);
    setTimeout(function () {
      console.log(++pos + " long timer"); //
    }, 30);
    setImmediate(function () {
      console.log(++pos + " immediate"); //
    });

    console.log(++pos + " last"); //

结果：

了解下浏览器和node的event-loop差异在什么地方

在node 8.6 之前：

浏览器中的微任务队列会在每个宏任务执行完成之后执行，而node中的微任务会在事件循环的各个阶段之间执行，即每个阶段执行完成之后会去执行微任务队列。

在8.6之后：

浏览器和node中微任务的执行是一致的！

所以，在文章开头，我们提出的思考的问题就有了结果。

关于 process.nextTick()和setImmediate

process.nextTick()

语法：process.nextTick(callback,agrs)

执行时机：

这个函数其实是独立于 Event Loop 之外的，它有一个自己的队列，当每个阶段完成后，如果存在 nextTick 队列，就会清空队列中的所有回调函数，并且优先于其他 microtask 执行。递归的调用process.nextTick()会导致I/O starving，官方推荐使用setImmediate()

关于starving现象的说明：

    const fs = require("fs");
    fs.readFile("test.txt", (err, msg) => {
      console.log("readFile");
    });

    let index = 0;

    function handler() {
      if (index >= 30) return;
      index++;
      console.log("nextTick" + index);
      process.nextTick(handler);
    }

    handler();

运行结果:

可以看到，等到nextTick函数呗执行30次之后，读取文件的回调才被执行！这样的现象被称为 I/O 饥饿。

当我们把 process.nextTick 换为 setImmediate

    const fs = require("fs");
    fs.readFile("test.txt", (err, msg) => {
      console.log("readFile");
    });

    let index = 0;

    function handler() {
      if (index >= 30) return;
      index++;
      console.log("nextTick" + index);
      setImmediate(handler);
    }

    handler();

结果：