【Node.js】事件循环

Node.js 中的事件循环是基于单线程的异步非阻塞模型。它是 Node.js 的核心机制，用于处理非阻塞的 I/O 操作和异步事件。

1. Node.js 事件循环介绍

Node.js 的事件循环是一个 Event Loop，通过异步回调函数的方式实现非阻塞的处理。事件循环会在主线程上不断地执行，监听和处理事件，执行相应的回调函数。

Node.JS的事件循环比浏览器端复杂很多。Node.js的运行机制如下：

V8引擎解析JavaScript脚本。
解析后的代码，调用Node API 。
libuv 库（C++）负责Node API的执行。它将不同的任务分配给不同的线程，形成一个事件循环，以异步的方式将任务的执行结果返回给V8引擎。
V8引擎再将结果返回给用户。

2. 事件循环的六个阶段

libuv 引擎中的事件循环分为六个阶段，每个阶段都有对应的回调队列（回调函数的集合）和触发器，依次执行以下步骤：

timers 阶段：处理定时器和 setTimeout/setInterval 设置的回调函数。
I/O callbacks 阶段：处理上一轮循环中少量未执行的与 I/O 相关的回调函数，例如网络请求的响应、文件读写等。
idle, prepare 阶段：内部使用。
poll 阶段：检索新的 I/O 事件，执行与 I/O 相关的回调函数。
check 阶段：执行 setImmediate 设置的回调函数。
close callbacks 阶段：执行一些关闭的回调函数，例如 socket.on('close', ...)。

外部输入数据一>轮询阶段(poll)->检查阶段(check)->关闭事件回调阶段(close callback）->定时器

检测阶段（timer）->I/O事件回调阶段(I/O callbacks）->闲置阶段（idle、prepare）->轮询阶段（按照该顺序反复运行)

timers

timers阶段会执行setTimeout和setInterval回调，并且是由poll阶段控制的。同样，在Node.js中定时器指定的时间也不是准确时间，只能是尽快执行。

poll

poll 是一个至关重要的阶段，这一阶段中，系统会做两件事情：

回到timer阶段执行回调
执行 I / O 回调
并且在进入该阶段时如果没有设定了timer的话，会发生以下两件事情：
如果 poll 队列不为空，会遍历 poll 回调队列并同步执行，直到队列为空或者达到系统限制
如果 poll 队列为空时，会有两件事发生：
- 如果有setlmmediate回调需要执行，poll 阶段会停止并且进入到check阶段执行回调
- 如果没有setlmmediate回调需要执行，会等待其他异步任务回调被加入到队列中并立即执行回调，这里同样会有个超时时间，防止一直等待下去

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。

假设 poll 被堵塞，那么即使 timer 已经到时间了也只能等着，这也是为什么上面说定时器指定的时间并不是准确的时间。

js 复制代码

const fs = require('fs')
const start = Date.now()
setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout', Date.now() - start)  // 503ms
}, 200)
fs.readFile('./index.js', ()=>{
    const start = Date.now()
    console.log('文件读取结束')
    // 强行拖时间
    while(Date.now() - start < 500) {}
})
//timer队列 setTimeout 异步需要等待 poll 全部执行完之后再执行
//poll队列 readFile

check

setimmediate()的回调被加入check队列中，从事件循环的阶段图可以知道，check阶段的执行顺序在poll 阶段之后。

3. 一些注意点：

setTimeout 和 setImmediate 区别：setImmediate 在 poll阶段完成时执行，即check阶段；setTimeout 在 poll 阶段为空闲时，且设定时间到达后执行，但在 timer 阶段执行

js 复制代码

setTimeout(function() {
    console.log('timeout');
}, 0)
setImmediate(function() {
    console.log('immediate');
})

他们执行的先后顺序是未知的，进入事件循环的准备也是需要花费成本的，如果准备阶段花费了大于 1ms 的时间，那么在 timer 阶段就会直接执行 setTimeout 回调；否则就先执行 setImmediate 回调。

但当二者在异步 I/O callback内部调用时，总是先执行setlmmediate，再执行setTimeout。例如：

js 复制代码

const fs = require('fs')
fs.readFile(__filename,()=>
	setTimeout(()=>{
	console.log('timeout');
	}，0)
	setImmediate(()=>{
	console.log('immediate')
	})
})
// immediate
// timeout

在上述代码中，setlmmediate永远先执行。因为两个代码写在I/O回调中，I / O 回调是在 poll 阶段执行，当回调执行完毕后队列为空，发现存在setlmmediate回调，所以就直接跳转到check阶段去执行回调了。

process.nextTick

js 复制代码

setTimeout(() => {
    console.log('timer1')
    Promise.resolve().then(function () {
        console.log('promise1')
    })
}, 0)
process.nextTick(() => {
    console.log('nextTick')
    process.nextTick(() => {
        console.log('nextTick')
        process.nextTick(() => {
            console.log('nextTick')
            process.nextTick(() => {
                console.log('nextTick')
            })
        })
    })
})
// timers: setTimeout
// 微任务队列：nextTick

nextTick 有一个自己的队列，独立于事件循环，每个阶段执行完成后，如果存在 nextTick，就会清空队列中的所有回调函数，并且优先于其他微任务队列执行。

4. Node.js 事件循环和浏览器事件循环的区别：

浏览器环境下，微任务队列在每一个宏任务执行完之后执行。
node.js 环境，微任务会在事件循环的各个阶段之间执行，每一个阶段执行完毕，都会去清空微任务队列中的任务。

通过事件循环，Node.js 实现了高效的异步 I/O 操作，并能够处理大量的并发连接，适用于构建高性能的网络应用程序。