Nodejs-Event Loop学习

Event Loop即事件循环,是指浏览器或Node的一种解决javaScript单线程运行时不会阻塞的一种机制,也就是我们经常使用异步的原理。

Node中的Event Loop是基于libuv实现的,而libuvNode 的新跨平台抽象层,libuv使用异步,事件驱动的编程方式,核心是提供i/o的事件循环和异步回调。libuv的API包含有时间,非阻塞的网络,异步文件操作,子进程等等。 Event Loop就是在libuv中实现的。

NodeEvent loop一共分为6个阶段,每个细节具体如下:

  • timers: 执行setTimeoutsetInterval中到期的callback

  • pending callback: 上一轮循环中少数的callback会放在这一阶段执行。

  • idle, prepare: 仅在内部使用。

  • poll: 最重要的阶段,执行pending callback,在适当的情况下回阻塞在这个阶段。

  • check: 执行setImmediate(setImmediate()是将事件插入到事件队列尾部,主线程和事件队列的函数执行完成之后立即执行setImmediate指定的回调函数)的callback

  • close callbacks: 执行close事件的callback,例如socket.on('close'[,fn])或者http.server.on('close, fn)

阶段

timers

执行setTimeoutsetInterval中到期的callback,执行这两者回调需要设置一个毫秒数,理论上来说,应该是时间一到就立即执行callback回调,但是由于system的调度可能会延时,达不到预期时间。

pending callbacks

此阶段执行某些系统操作(例如TCP错误类型)的回调。 例如,如果TCP socket ECONNREFUSED在尝试connect时receives,则某些* nix系统希望等待报告错误。 这将在pending callbacks阶段执行。

poll

该poll阶段有两个主要功能:

  • 执行I/O回调。

  • 处理轮询队列中的事件。

当事件循环进入poll阶段并且在timers中没有可以执行定时器时,将发生以下两种情况之一

  • 如果poll队列不为空,则事件循环将遍历其同步执行它们的callback队列,直到队列为空,或者达到system-dependent(系统相关限制)。

如果poll队列为空,则会发生以下两种情况之一

  • 如果有setImmediate()回调需要执行,则会立即停止执行poll阶段并进入执行check阶段以执行回调。

  • 如果没有setImmediate()回到需要执行,poll阶段将等待callback被添加到队列中,然后立即执行。

当然设定了 timer 的话且 poll 队列为空,则会判断是否有 timer 超时,如果有的话会回到 timer 阶段执行回调。

check

此阶段允许人员在poll阶段完成后立即执行回调。 如果poll阶段闲置并且script已排队setImmediate(),则事件循环到达check阶段执行而不是继续等待。

setImmediate()实际上是一个特殊的计时器,它在事件循环的一个单独阶段运行。它使用libuv API来调度在poll阶段完成后执行的回调。

通常,当代码被执行时,事件循环最终将达到poll阶段,它将等待传入连接,请求等。 但是,如果已经调度了回调setImmediate(),并且轮询阶段变为空闲,则它将结束并且到达check阶段,而不是等待poll事件。

console.log('start')
setTimeout(() => {
  console.log('timer1')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise1')
  })
}, 0)
setTimeout(() => {
  console.log('timer2')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise2')
  })
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise3')
})
console.log('end')
复制代码

如果node版本为v11.x, 其结果与浏览器一致。

start
end
promise3
timer1
promise1
timer2
promise2

如果v10版本上述结果存在两种情况:

  • 如果time2定时器已经在执行队列中了
start
end
promise3
timer1
timer2
promise1
promise2
复制代码
  • 如果time2定时器没有在执行对列中,执行结果为
start
end
promise3
timer1
promise1
timer2
promise2
复制代码

具体情况可以参考poll阶段的两种情况。

Node 与浏览器的 Event Loop 差异

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

通过一个例子来说明两者区别:

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

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

浏览器端运行结果:timer1=>promise1=>timer2=>promise2

Node 端运行结果:timer1=>timer2=>promise1=>promise2

  • 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;

  • 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

参考文章:
https://juejin.im/post/5c3d8956e51d4511dc72c200?utm_source=gold_browser_extension
https://blog.csdn.net/weixin_34256074/article/details/88678373