NodeJs的Event Loop

2021-10-08 04:57:49

我们之前谈过浏览器的Event Loop：https://www.cnblogs.com/amiezhang/p/11349450.html

简单来说，就是每执行一个宏任务，就去执行微任务队列，直到清空，再执行下个宏任务。

那么NodeJs的Event Loop是怎么样的呢？

NodeJS的Event Loop

NodeJs的Event Loop其实也分了宏任务和微任务

不同的是，不是每执行一个宏任务就回去清空一次微任务队列，可能是连着执行好几个才去清空一次微任务队列。

例子：

setTimeout(()=>{
    console.log(1);
    new Promise(resolve=>resolve()).then(()=>console.log(3))
})
setTimeout(()=>{console.log(2)})

同一个例子，在浏览器和Node环境下，输出不一致。

浏览器：

NodeJs:

可以看出：

浏览器在执行第一个 setTimeout 宏任务时，往微任务队列推了一个 console.log(3 )，所以在执行完第一个setTimeout后，浏览器的 Event Loop 机制马上去执行微任务队列，然后再执行下个setTimeout宏任务

NodeJs 在执行第一个 setTimeout 宏任务时，也往微任务队列推了一个 console.log(3)，但是NodeJs的 Event Loop 机制却继续去执行下个 setTimeout 宏任务，等2个 setTimeout 宏任务都执行完后，才去执行微任务队列。

宏任务和微任务的执行机制图

图中 Tick 就是执行清空微任务的时机，我们可以看到 NodeJs 的 Event Loop 分为 5 个阶段，在每个阶段间会执行清空一次微任务队列。

所以不难理解，在上面的例子，Times 阶段有 2 个宏任务，所以，console.log(2) 需要等整个 Times 阶段走完，才能得以执行。

NodeJs 各个执行阶段

timers

一个timer指定一个下限时间而不是准确时间，在达到这个下限时间后执行回调。在指定的时间过后，timers会尽早的执行回调，但是系统调度或者其他回调的执行可能会延迟它们。

从技术上来说，poll阶段控制timers什么时候执行，而执行的具体位置在timers。

下限的时间有一个范围：[1, 2147483647]，如果设定的时间不在这个范围，将被设置为1。

I/O callbacks

这个阶段执行一些系统操作的回调，比如说TCP连接发生错误。

idle, prepare

系统内部的一些调用。

poll

这是最复杂的一个阶段。

poll阶段有两个主要的功能：一是执行下限时间已经达到的timers的回调，一是处理poll队列里的事件。

注：Node很多API都是基于事件订阅完成的，这些API的回调应该都在poll阶段完成。

笔者把官网陈述的情况以不同的条件分解，更加的清楚。（如果有误，师请改正。）

当事件循环进入poll阶段：

poll队列不为空的时候，事件循环肯定是先遍历队列并同步执行回调，直到队列清空或执行回调数达到系统上限。
poll队列为空的时候，这里有两种情况。
- 如果代码已经被setImmediate()设定了回调，那么事件循环直接结束poll阶段进入check阶段来执行check队列里的回调。
- 如果代码没有被设定setImmediate()设定回调：
  - 如果有被设定的timers，那么此时事件循环会检查timers，如果有一个或多个timers下限时间已经到达，那么事件循环将绕回timers阶段，并执行timers的有效回调队列。
  - 如果没有被设定timers，这个时候事件循环是阻塞在poll阶段等待回调被加入poll队列。

check

这个阶段允许在poll阶段结束后立即执行回调。如果poll阶段空闲，并且有被setImmediate()设定的回调，那么事件循环直接跳到check执行而不是阻塞在poll阶段等待回调被加入。

setImmediate()实际上是一个特殊的timer，跑在事件循环中的一个独立的阶段。它使用libuv的API来设定在poll阶段结束后立即执行回调。

注：setImmediate()具有最高优先级，只要poll队列为空，代码被setImmediate()，无论是否有timers达到下限时间，setImmediate()的代码都先执行。

close callbacks

如果一个socket或handle被突然关掉（比如socket.destroy()），close事件将在这个阶段被触发，否则将通过process.nextTick()触发。

关于setTimeout和setImmediate

网上很多人说，这样的代码，会有随机性（自己尝试一直setTimeout先执行，偶现一次setImmediate先执行）：

setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout');
}, 0); // 当 delay 设置为 0 的时候，NodeJs 会设置为 1ms，因为最小是 1ms
setImmediate(() => {
    console.log('setImmediate');
})

为什么呢？

我们在上面看到在 poll 阶段，如果执行队列为空，它就会去询问 timers 那是否已经有“准备好“（例如超过 delay 时限的setTimeout）的回调函数。
如果有就先到 timers 阶段去执行setTimeout；如果没有，则去询问 check 那是否有 setImmediate 注册回调，有就直接调用setImmediate。

因为 setImmediate 是不用等就可以马上注册好的，所以随机性就在 setTimeout。

因为 setTimeout 要等 1ms 才能”准备好“，所以执行到 poll 的时候，如果 setTimeout 的 delay（这里是 1ms）过去了，那么 setTimeout 会先执行。

如果机器性能非常高，执行到 poll 的时候，1ms 都还没过去，那么 setTimeout 就相当于没有准备好，这样 setImmediate 就先执行了。

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