从零开始Node之旅 —— 事件模型

1. JS的单线程特性

JavaScript 语言从诞生之初就被设计为单线程运行环境，这与其最初的应用场景 ------ 浏览器端脚本执行密切相关。Node.js 基于 V8 引擎构建，完全继承了 JavaScript 的单线程特性。从技术实现来看，JavaScript 引擎（如 V8 引擎）内部维护着一个调用栈（Call Stack），用于记录函数的调用关系。

1.1 同步任务与异步任务的区分

在单线程模型中，任务被分为两大类：同步任务和异步任务。同步任务会直接进入调用栈依次执行，例如普通的函数调用、算术运算等；而异步任务则不会立即进入调用栈，而是由对应的异步 API（如定时器、I/O 操作、事件监听）处理，当异步操作完成后，相关回调函数会被加入 ** 任务队列（Task Queue）** 等待执行。

// 同步任务示例

console.log('开始执行同步任务');

function syncTask() {

for (let i = 0; i < 1000000; i++) {

// 模拟耗时操作

}

console.log('同步任务执行完毕');

}

syncTask();

// 异步任务示例

console.log('注册异步任务');

setTimeout(() => {

console.log('异步回调函数执行');

}, 0);

console.log('异步任务注册完成');

1.2 服务器IO问题

Node.js 通过以下机制突破了单线程的局限性，实现了高性能的服务器端应用：

（一）非阻塞 I/O 模型

Node.js 将所有 I/O 操作（如网络请求、文件读写）设计为异步非阻塞模式。当应用程序发起 I/O 请求时，Node.js 不会等待操作完成，而是立即返回并继续处理后续任务，I/O 操作的结果会通过事件循环通知应用程序。这种机制使得 Node.js 能够在单线程环境下同时处理数以万计的并发连接。

（二）与多线程的结合

尽管 Node.js 主线程是单线程的，但它通过底层的 libuv 库实现了与操作系统内核的交互，利用系统级的多线程处理 I/O 操作（如在 Windows 系统中使用 IOCP，在 Linux 系统中使用 epoll）。同时，Node.js 还提供了cluster模块，允许开发者创建多个工作进程，每个进程独立运行在不同的 CPU 核心上，从而充分利用多核 CPU 的性能。

（三）事件驱动架构

Node.js 的核心架构是事件驱动的，所有的异步操作最终都会转化为事件的触发和处理。应用程序通过监听事件（如connect、data、end等）来响应 I/O 操作的结果，事件处理器作为回调函数在事件循环中执行。这种架构使得 Node.js 的代码结构简洁高效，非常适合处理高并发、低延迟的网络应用。

其中，最最核心的，就是Node的事件驱动架构.

2. Node.js 事件驱动

2.1 浏览器的事件循环模型

JS主线程只有一个调用栈，其事件模型是通过调用栈 + 任务队列 的方式实现的。

浏览器通过调用栈管理函数的执行上下文，确保代码按顺序同步执行。遇到异步任务时，会将其放入任务队列，之后继续执行同步代码。

浏览器将异步任务的回调函数分为两类队列：宏任务队列（Macro Task Queue）和微任务队列（Micro Task Queue）。两类队列的执行优先级不同（微任务先于宏任务执行），直接影响任务的调度顺序。

2.2 Node.js 事件驱动模型

Node.js 事件驱动将宏任务队列（Macro Task Queue）进一步细化为6个阶段，6个阶段的异步回调任务会按照顺序执行：

1. timers ：处理 setTimeout/setInterval 的回调。
2. I/O callbacks：（老IO事件，用户一般不使用）。
3. idle, prepare：内部阶段，用户代码一般不参与。
4. poll：获取新的 I/O 事件，处理未执行的回调。
5. check ：处理 setImmediate 的回调。
6. close callbacks ：处理 socket.destroy() 等关闭事件的回调。

2.3 Node.js 微任务

1. Promise 的回调（then/catch/finally）

Promise 的 .then()、.catch()、.finally() 回调会被加入微任务队列。这是最常见的微任务类型。

console.log('start'); 
Promise.resolve() 
    .then(() => { console.log('Promise then 回调'); // 微任务 }) 
    .catch(() => {}) 
    .finally(() => { console.log('Promise finally 回调'); // 微任务（在 then 之后执行） }); 
console.log('end');

输出：

start 
end 
Promise then 回调 
Promise finally 回调

2. async/await 语法糖

async方法中的await关键词会把await之后的所有内容打包为一个Promise放入微任务队列。

3. ### process.nextTick：更高优先级的 "伪微任务"

Node.js 基于自身需求扩展了微任务类型，最典型的是 process.nextTick，其优先级高于所有 ES 标准微任务。

process.nextTick 是 Node.js 特有的异步控制工具，其回调会被加入 nextTick 队列。在当前同步代码执行完毕后，nextTick 队列 会优先于微任务队列执行（即使微任务队列已有任务）。

console.log('start');

process.nextTick(() => {
  console.log('process.nextTick 回调'); // 优先于微任务
});

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('Promise then 回调'); // 微任务
});

console.log('end');

输出：

start
end
process.nextTick 回调
Promise then 回调