【转载】nodejs 与 JavaScript 事件循环的差异

在浏览器篇已经对事件循环机制和一些相关的概念作了详细介绍，但主要是针对浏览器端的研究，Node环境是否也一样呢？先看一个demo：

setTimeout(()=>{

console.log(‘timer1’)

Promise.resolve().then(function(){

console.log(‘promise1’)

})

},0)

setTimeout(()=>{

console.log(‘timer2’)

Promise.resolve().then(function(){

console.log(‘promise2’)

})

},0)

肉眼编译运行一下，蒽，在浏览器的结果就是下面这个了，道理都懂，就不累述了。

timer1

promise1

timer2

promise2

那么Node下执行看看，咦。。。奇怪，跟浏览器的运行结果并不一样~

timer1

timer2

promise1

promise2

例子说明，浏览器和 Node.js 的事件循环机制是有区别的，一起来看个究竟吧~

Node.js的事件处理

Node.js采用V8作为js的解析引擎，而I/O处理方面使用了自己设计的libuv，libuv是一个基于事件驱动的跨平台抽象层，封装了不同操作系统一些底层特性，对外提供统一的API，事件循环机制也是它里面的实现，核心源码参考：

int uv_run(uv_loop_t* loop, uv_run_mode mode) {

int timeout;

int r;

int ran_pending;

r = uv__loop_alive(loop);

if (!r)

uv__update_time(loop);

while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {

uv__update_time(loop);

// timers阶段

uv__run_timers(loop);

// I/O callbacks阶段

ran_pending = uv__run_pending(loop);

// idle阶段

uv__run_idle(loop);

// prepare阶段

uv__run_prepare(loop);

timeout = 0;

if ((mode == UV_RUN_ONCE && !ran_pending) || mode == UV_RUN_DEFAULT)

timeout = uv_backend_timeout(loop);

// poll阶段

uv__io_poll(loop, timeout);

// check阶段

uv__run_check(loop);

// close callbacks阶段

uv__run_closing_handles(loop);

if (mode == UV_RUN_ONCE) {

uv__update_time(loop);

uv__run_timers(loop);

}

r = uv__loop_alive(loop);

if (mode == UV_RUN_ONCE || mode == UV_RUN_NOWAIT)

break;

}

if (loop->stop_flag != 0)

loop->stop_flag = 0;

return r;

}

根据Node.js官方介绍，每次事件循环都包含了6个阶段，对应到 libuv 源码中的实现，如下图所示

添加图片

timers 阶段：这个阶段执行timer（setTimeout、setInterval）的回调
I/O callbacks 阶段：执行一些系统调用错误，比如网络通信的错误回调
idle, prepare 阶段：仅node内部使用
poll 阶段：获取新的I/O事件, 适当的条件下node将阻塞在这里
check 阶段：执行setImmediate()的回调
close callbacks 阶段：执行socket的close事件回调

我们重点看timers、poll、check这3个阶段就好，因为日常开发中的绝大部分异步任务都是在这3个阶段处理的。

timers 阶段

timers 是事件循环的第一个阶段，Node 会去检查有无已过期的timer，如果有则把它的回调压入timer的任务队列中等待执行，事实上，Node 并不能保证timer在预设时间到了就会立即执行，因为Node对timer的过期检查不一定靠谱，它会受机器上其它运行程序影响，或者那个时间点主线程不空闲。比如下面的代码，setTimeout()和setImmediate()的执行顺序是不确定的。

setTimeout(()=>{

console.log(‘timeout’)

},0)

setImmediate(()=>{

console.log(‘immediate’)

})

但是把它们放到一个I/O回调里面，就一定是setImmediate()先执行，因为poll阶段后面就是check阶段。

poll 阶段

poll 阶段主要有2个功能：

处理 poll 队列的事件
当有已超时的 timer，执行它的回调函数

even loop将同步执行poll队列里的回调，直到队列为空或执行的回调达到系统上限（上限具体多少未详），接下来even loop会去检查有无预设的setImmediate()，分两种情况：

若有预设的setImmediate(), event loop将结束poll阶段进入check阶段，并执行check阶段的任务队列
若没有预设的setImmediate()，event loop将阻塞在该阶段等待

注意一个细节，没有setImmediate()会导致event loop阻塞在poll阶段，这样之前设置的timer岂不是执行不了了？所以咧，在poll阶段event loop会有一个检查机制，检查timer队列是否为空，如果timer队列非空，event loop就开始下一轮事件循环，即重新进入到timer阶段。

check 阶段

setImmediate()的回调会被加入check队列中，从event loop的阶段图可以知道，check阶段的执行顺序在poll阶段之后。

小结

event loop 的每个阶段都有一个任务队列
当 event loop 到达某个阶段时，将执行该阶段的任务队列，直到队列清空或执行的回调达到系统上限后，才会转入下一个阶段
当所有阶段被顺序执行一次后，称 event loop 完成了一个 tick

讲得好有道理，可是没有demo我还是理解不全啊，憋急，now！

constfs=require(‘fs’)

fs.readFile(‘test.txt’,()=>{

console.log(‘readFile’)

setTimeout(()=>{

console.log(‘timeout’)

},0)

setImmediate(()=>{

console.log(‘immediate’)

})

})

执行结果应该都没有疑问了

readFile

immediate

timeout

Node.js 与浏览器的 Event Loop 差异

回顾上一篇，浏览器环境下，microtask的任务队列是每个macrotask执行完之后执行。

添加图片

而在Node.js中，microtask会在事件循环的各个阶段之间执行，也就是一个阶段执行完毕，就会去执行microtask队列的任务。

添加图片

demo回顾

回顾文章最开始的demo，全局脚本（main()）执行，将2个timer依次放入timer队列，main()执行完毕，调用栈空闲，任务队列开始执行；

添加图片

首先进入timers阶段，执行timer1的回调函数，打印timer1，并将promise1.then回调放入microtask队列，同样的步骤执行timer2，打印timer2；

至此，timer阶段执行结束，event loop进入下一个阶段之前，执行microtask队列的所有任务，依次打印promise1、promise2。

对比浏览器端的处理过程：

添加图片

process.nextTick() VS setImmediate()

In essence, the names should be swapped. process.nextTick() fires more immediately than setImmediate()

来自官方文档有意思的一句话，从语义角度看，setImmediate()应该比process.nextTick()先执行才对，而事实相反，命名是历史原因也很难再变。

process.nextTick()会在各个事件阶段之间执行，一旦执行，要直到nextTick队列被清空，才会进入到下一个事件阶段，所以如果递归调用process.nextTick()，会导致出现I/O starving（饥饿）的问题，比如下面例子的readFile已经完成，但它的回调一直无法执行：

constfs=require(‘fs’)

conststarttime=Date.now()

letendtime

fs.readFile(‘text.txt’,()=>{

endtime=Date.now()

console.log(‘finish reading time: ‘,endtime-starttime)

})

letindex=0

functionhandler(){

if(index++>=1000)return

console.log(`nextTick ${index}`)

process.nextTick(handler)

// console.log(`setImmediate ${index}`)

// setImmediate(handler)

}

handler()

process.nextTick()的运行结果：

nextTick 1

nextTick 2

……

nextTick 999

nextTick 1000

finish reading time: 170

替换成setImmediate()，运行结果：

setImmediate 1

setImmediate 2

finish reading time: 80

……

setImmediate 999

setImmediate 1000

这是因为嵌套调用的setImmediate()回调，被排到了下一次event loop才执行，所以不会出现阻塞。

总结

Node.js 的事件循环分为6个阶段
浏览器和Node 环境下，microtask任务队列的执行时机不同
- Node.js中，microtask在事件循环的各个阶段之间执行
- 浏览器端，microtask在事件循环的macrotask执行完之后执行
递归的调用process.nextTick()会导致I/O starving，官方推荐使用setImmediate()

[参考资料]

【转载】nodejs 与 JavaScript 事件循环的差异