Node.js 架构讲解最通俗的一次

作者：程序员成长指北

原文：mp.weixin.qq.com/s/DPET0duiF...

如果你已经读了很多篇博客，看遍了不少视频教程，但 Node.js 对你来说仍像个黑盒子 ------ 那你看这篇文章就对了。

相信大家一定经常听到这些词：

Event Loop（事件循环）
V8 引擎
libuv
非阻塞 I/O

但就是搞不懂它们是怎么协作的？也许是，太抽象？太复杂？又或者，实在太无聊？

不知道你是否问过自己这些问题

「为什么我还是搞不懂Node.js到底在干嘛？」
「Node.js 明明是单线程，怎么能处理这么多任务？」
「我运行 node app.js 的时候，它到底做了什么？」

别急，这篇文章我带你一起来解答这些疑问。

没有术语。没有废话。

只用清晰、直接的方式，帮你真正理解 Node.js 背后的运作机制。

Node.js 架构的两大核心：V8 和 libuv

文章开篇给大家展示了这张Node.js 架构图，可以看到里面两个核心：一个是JavaScript V8 引擎，一个是 libuv。

有的小伙伴可能就说，V8 引擎耳朵都听出茧子了，就是不知道到底是个啥？那我们就唠一唠！

V8 引擎 --- 执行你的 JavaScript 代码的大脑

Node.js 的核心是 V8 引擎，这就是 Google Chrome 用来运行 JavaScript 的引擎。

它的作用就是：把你写的 JS 代码转换为超级快的机器码，供计算机直接运行。

ini 复制代码

const say = "Hello World"
console.log(say);

在上面的代码中，V8 引擎 负责解释并执行它，管理变量、函数、循环、对象等等所有 JS 逻辑。

但请注意：V8 引擎 只会处理 JavaScript 本身。

它完全不懂怎么：

读写文件
发起网络请求
处理 setTimeout 这些操作

这些任务，得靠下一位"幕后英雄"。

Libuv --- 隐形的强力引擎

Node.js 能做到非阻塞、异步，关键就在 libuv。

这是一个用 C++ 编写的底层库，被集成进 Node.js 中。

libuv 负责处理 JavaScript 无法完成的事，比如：

文件系统操作
网络通信
定时器处理（setTimeout 等）
管理 Event Loop（事件循环）

那 libuv 是怎么把这些事搞定的呢？

👇 接下来看看它的秘密武器：线程池（Thread Pool）

线程池 ------ Node 的多任务"外挂"

libuv 的厉害之处不止是 Event Loop 和定时器，

它还内建了一个线程池（默认 4 个线程） ，用来处理一些"重任务"。

工作机制如下：

对于大部分异步任务（如网络请求），libuv 会把任务交给操作系统。
操作系统会异步处理，Node 等待通知就好。快速高效，无需额外线程。

但是 ------ 并不是所有任务都能靠操作系统异步处理。

例如：

读取大型文件
压缩数据
DNS 查询等

这些操作没法"异步交给系统处理"。

于是，libuv 的线程池就登场了：

它会将这类"重活"分配给线程池中的工作线程去处理。
主线程继续运行其他代码，不被阻塞。
一旦任务完成，结果就通过事件循环返回处理。

虽然 Node.js 是单线程的，但它看起来像能同时处理很多任务，就是因为这些复杂操作被悄悄交给了后台线程池处理。

事件循环（Event Loop）

上面我们了解了 libuv 和线程池怎么"分担重任"，是时候认识真正的"大管家" ------ 事件循环（Event Loop）。

它的作用就是：

统筹调度同步与异步任务的执行顺序
管理任务队列，确保所有操作都有序且不阻塞执行

事件循环会按阶段不断检查各种队列，每个队列对应一种任务类型。

各队列概览：

1. Timer Queue（定时器队列）

通过 setTimeout / setInterval 设置的定时任务，一旦超时，就会被加入这个队列，在 Timer 阶段被处理。

2. I/O Queue（I/O 操作队列）

当你：读取文件、发起网络请求或者使用 fs、http 模块

相关的回调函数就会进这个队列，在 I/O Poll 阶段处理。

3. Check Queue

这里存的是 setImmediate() 设置的回调，它在 I/O 操作之后被执行，用来精确控制执行时机。

4. 4. Close Queue（关闭队列）

比如你关闭一个 socket 或文件流，它的 'close' 回调会进入这个队列，在事件循环的最后阶段处理。

5. Microtask Queue（微任务队列）

这个队列执行频率极高 ------ 在每个事件循环阶段之间都会被执行！

包含两类：

process.nextTick()（优先级最高）
Promise 回调（例如 .then() 或 async/await）

注意：这个队列不属于 libuv，它是 Node.js 自己的部分，对于执行顺序有着决定性的影响。

彻底搞懂执行顺序,示例代码：

javascript 复制代码

import fs from"fs";
import path from"path";

console.log("Start");

setTimeout(() => {
console.log("Timer Queue - setTimeout");
}, 0);

setImmediate(() => {
console.log("Check Queue - setImmediate");
});

fs.readFile("file.txt", () => {
console.log("I/O Queue - readFile callback");
});

Promise.resolve().then(() => {
console.log("Microtask Queue - Promise");
});

process.nextTick(() => {
console.log("Microtask Queue - nextTick");
});

console.log("End");

分步骤分析：

同步代码优先执行：

arduino 复制代码

console.log("Start"); //  输出：Start
console.log("End");   // 输出：End

微任务紧随其后（同步代码之后、事件循环阶段之间执行）：

arduino 复制代码

process.nextTick(...)            //  输出：Microtask Queue - nextTickPromise.resolve().then(...)      //  输出：Microtask Queue - Promise

微任务总是优先于宏任务（比如 setTimeout 和 setImmediate）

接下来进入 Check 阶段：

scss 复制代码

setImmediate(...) // 输出：Check Queue - setImmediate

然后是 Timers 阶段：

scss 复制代码

setTimeout(..., 0) // 输出：Timer Queue - setTimeout

注意：虽然设置为 0ms，但若未到时间，它会被延迟到下一轮。

最后是 Poll 阶段（I/O）：

scss 复制代码

fs.readFile(...) //  输出：I/O Queue - readFile callback

总结

我们从基础讲起，逐步剖析了：

V8 如何运行 JavaScript
libuv 如何支撑 Node.js 的异步能力
线程池如何帮助处理耗时操作
事件循环如何协调整个执行流程

最终，通过代码例子，全面了解了不同任务类型在事件循环中的处理顺序。

搞懂这些，你不只是会写 Node.js，而是真正理解了它在做什么。