分析Node.js中的event-loop机制(node.js,web开发)

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。

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

constfs=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

constfs=require("fs");constEventEmitter=require("events").EventEmitter;letpos=0;constmessenger=newEventEmitter();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+"quicktimer");//},0);setTimeout(function(){console.log(++pos+"longtimer");//},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：

constfs=require("fs");fs.readFile("test.txt",(err,msg)=>{console.log("readFile");});letindex=0;functionhandler(){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

constfs=require("fs");fs.readFile("test.txt",(err,msg)=>{console.log("readFile");});letindex=0;functionhandler(){if(index>=30)return;index++;console.log("nextTick"+index);setImmediate(handler);}handler();

结果：

造成这两种差异的原因是，嵌套调用的setImmediate的回调被排到了下一次event-loop中去！

event-loop核心思维导图