解释 Node.js 的事件循环机制,理解微任务(microtask)与宏任务(macrotask)的区别?

一、事件循环机制

Node.js 的事件循环分为六个阶段,每个阶段处理不同类型的任务,按顺序执行,且每个阶段结束后会清空微任务队列:

复制代码
// 简化版事件循环流程
1. Timers:执行 setTimeout、setInterval 的回调
2. Pending callbacks:处理系统操作(如TCP错误)的回调
3. Idle/Prepare:Node内部使用
4. Poll:执行I/O回调,检索新事件(可能阻塞)
5. Check:执行 setImmediate 回调
6. Close callbacks:处理关闭事件的回调(如socket.on('close'))

执行特点

  • 每个阶段执行完毕后,会先处理 process.nextTick 队列,再处理 Promise 微任务队列
  • 如果微任务队列被塞满,会导致事件循环阻塞(比如递归调用 process.nextTick
二、微任务与宏任务的区别
类型 常见API 执行时机
宏任务 setTimeout, setInterval 事件循环的对应阶段(如Timers阶段)
setImmediate, I/O 操作 事件循环的对应阶段(如Check阶段)
微任务 process.nextTick 每个阶段结束后立即执行(优先级最高)
Promise.then/catch/finally 每个阶段结束后,nextTick队列清空后执行

执行顺序口诀
同步代码 > nextTick > Promise > 宏任务

三、代码示例与执行顺序分析
示例1:基础顺序
复制代码
console.log('同步1');

setTimeout(() => console.log('timeout'), 0);
setImmediate(() => console.log('immediate'));

Promise.resolve().then(() => console.log('promise'));
process.nextTick(() => console.log('nextTick'));

console.log('同步2');

// 输出顺序:
// 同步1 → 同步2 → nextTick → promise → timeout/immediate 顺序可能互换
// 注意:setTimeout 和 setImmediate 在顶层代码中的执行顺序不确定!
示例2:I/O回调中的确定顺序
复制代码
const fs = require('fs');

fs.readFile(__filename, () => {
  setTimeout(() => console.log('timeout'), 0);
  setImmediate(() => console.log('immediate')); // 必然先输出
  process.nextTick(() => console.log('nextTick'));
});

// 输出顺序:nextTick → immediate → timeout
// 原因:I/O回调在Poll阶段,setImmediate属于Check阶段,微任务在阶段切换前处理
示例3:微任务递归导致的饥饿问题
复制代码
function starve() {
  Promise.resolve().then(() => {
    console.log('微任务执行');
    starve(); // 递归调用导致事件循环无法继续处理宏任务
  });
}

starve();
setTimeout(() => console.log('这个永远不会执行'), 0);

// 输出:无限打印"微任务执行",setTimeout回调被阻塞
四、日常开发建议
  1. 避免微任务递归

    使用 while 或递归调用 process.nextTick/Promise 会导致事件循环阻塞。

  2. 耗时任务拆分

    将CPU密集型任务拆分成多个宏任务(如用 setImmediate 分片):

    复制代码
    function heavyTask() {
      let count = 0;
      function chunk() {
        while (count < 1e6 && /* 分片条件 */) {
          // 处理一部分任务
          count++;
        }
        if (count < 1e6) {
          setImmediate(chunk); // 让出事件循环
        }
      }
      chunk();
    }
  3. 优先使用 setImmediate

    在I/O操作后需要立即执行代码时,setImmediatesetTimeout(fn, 0) 更高效:

    复制代码
    fs.readFile('file.txt', () => {
      setImmediate(() => console.log('立即执行')); // 推荐
    });
  4. 错误处理必须完善

    未捕获的异常会导致微任务队列中断:

    复制代码
    Promise.resolve().then(() => {
      throw new Error('崩溃');
    }).catch(console.error); // 必须捕获!
五、注意事项
  • 浏览器与Node差异

    浏览器每执行一个宏任务就会清空微任务队列,而Node.js是在每个阶段结束后清空。

  • nextTick 与 Promise 顺序
    process.nextTick 优先级高于 Promise

    复制代码
    process.nextTick(() => console.log('A'));
    Promise.resolve().then(() => console.log('B'));
    // 输出顺序:A → B
  • 定时器精度问题
    setTimeout(fn, 0) 实际延迟至少1ms,而 setImmediate 更"立即"。

六、总结

理解事件循环的阶段性特征和任务队列优先级,能帮助开发者避免性能瓶颈和逻辑错误。在异步编程时,应根据任务类型合理选择微任务或宏任务,并始终注意避免阻塞事件循环。

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