浅析Node的nextTick

看thinkjs源码的时候发现下面这段代码。

  cluster.on('exit', worker => {
    think.log(new Error(think.locale('WORKER_DIED', worker.process.pid)), 'THINK');
    process.nextTick(() => cluster.fork());
  });

这段代码的意思很简单,就是cluster挂了以后重新fork一个。
  但是注意到其中的process.nextTick(() => cluster.fork());这行,刚开始想了一下没有理解为什么不直接fork,后面仔细想了一下,发现如果直接fork,在fork的过程中又出现错误导致进程退出,而cluster又监听到exit的事件,就会不断的重复这个过程,阻塞Node进程。
  如果使用process.nextTick(() => cluster.fork());则不会阻塞Node的事件循环,只会在Event Loopclose callbacks阶段执行fork,即使程序一直fork失败也不会导致程序假死。(如果有疑问可以阅读文章末的扩展阅读)。
  下面的Demo说明了为什么使用了nextTick不会导致程序假死。

var EventEmitter = require('events').EventEmitter; 
var event = new EventEmitter();

var count = 0;
var num = 10;

event.on('some_event', function() { 
  count++;
  console.log('some_event 事件触发' + count);
  if (count < num) {
    event.emit('some_event')
  }
});

event.emit('some_event'); 

console.log('what ?')

运行这段代码就会输出

some_event 事件触发1
some_event 事件触发2
some_event 事件触发3
some_event 事件触发4
some_event 事件触发5
some_event 事件触发6
some_event 事件触发7
some_event 事件触发8
some_event 事件触发9
some_event 事件触发10
what ?

可以发现 what ? 在最后才输出。如果把num设置的非常大就会报错

internal/process/next_tick.js:148
    nextTickQueue.push({
                 ^
RangeError: Maximum call stack size exceeded

V8不断的向事件队列里添加任务,最终导致出现溢出,把event.emit('some_event')改写成

process.nextTick(function(){ 
  event.emit('some_event') 
});

就会发现输出成了

ome_event 事件触发1
what ?
some_event 事件触发2
some_event 事件触发3
some_event 事件触发4
some_event 事件触发5
some_event 事件触发6
some_event 事件触发7
some_event 事件触发8
some_event 事件触发9
some_event 事件触发10

what ?并不会被阻塞,而且无论num改成多少,都不会出现栈溢出的错误。
  Node的Event loop执行流程如图

   ┌───────────────────────┐
┌─>│        timers         │
│  └──────────┬────────────┘
|      nextTick(队列执行)
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     I/O callbacks     │
│  └──────────┬────────────┘
|       nextTick(队列执行)
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     idle, prepare     │
│  └──────────┬────────────┘      
|      nextTick(队列执行)         ┌───────────────┐
│  ┌──────────┴────────────┐      │   incoming:   │
│  │         poll          │<─────┤  connections, │
│  └──────────┬────────────┘      |               |
|      nextTick(队列执行)         │   data, etc.  │
│  ┌──────────┴────────────┐      └───────────────┘
│  │        check          │
│  └──────────┬────────────┘
|       nextTick(队列执行)
│  ┌──────────┴────────────┐
└──┤    close callbacks    │
   └───────────────────────┘

直接event.emit('some_event')的时候,Node不断的把收集到的事件塞到I/O callbacks这个队列,如果有大量的事件塞入就会最终导致溢出,就是上面的Maximum call stack size exceeded错误。
  如果加了process.nextTick则会不断的把emit的事件回调加到nextTickQueue队列,在各个主队列切换的时候执行,见上图的 nextTick(队列执行)。上面的那段Demo把event.emit('some_event')修改后的执行顺序就是
  1、发送事件
  2、把事件回调函数添加到nextTickQueue(注意,这个时候nextTickQueue队列里只有一个事件回调函数,如果当前队列尚未执行完毕并且没有发生切换,则nextTickQueue队列里的事件永远不会执行)
  3、执行nextTickQueue里的第一个事件回调(当前队列执行完毕或者执行到一定数量发生切换时,事件回调又会重新创建一个新的nextTickQueue队列并添加一个事件回调)
  4、然后同上
  这样就没有阻塞Node的事件循环,无论num多大都不会撑爆I/O callbacks队列。其实最核心的思想就是将任务拆解到若干次事件循环中,逐步执行。

扩展阅读
  Node.js的event loop及timer/setImmediate/nextTick
  Node.js 原理简介
  深入理解Node.js:核心思想与源码分析

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