Node.js 的事件循环机制

Node.js 的事件循环机制确实不止包含 Check 和 Timers 阶段,它由 六个有序的阶段 ​ 组成,这些阶段会循环执行。除了你提到的 Check 和 Timers,还包括 I/O callbacks、idle/prepare、poll 和 close callbacks​ 阶段。

各阶段详解

  1. Timers(定时器阶段)

    这是事件循环的第一个阶段,负责执行 setTimeout()setInterval()的回调函数。需要注意的是,计时器回调的执行时间并不精确 ,它只会保证在设定的时间阈值之后尽快执行,而无法保证在精确的时间点执行,因为可能会受到系统中其他正在执行的回调函数(特别是在 Poll 阶段)的阻塞。

  2. Pending I/O Callbacks(待定 I/O 回调阶段)

    此阶段执行被延迟到下一个循环迭代的 I/O 回调。例如,一些操作系统操作(如 TCP 连接错误)的回调会在这个阶段执行。

  3. Idle, Prepare(闲置,准备阶段)

    这是两个内部使用的阶段,Node.js 在内部使用它们进行一些准备工作,通常我们的代码不会直接与此阶段交互。

  4. Poll(轮询阶段) ​ - 核心阶段

    这是一个非常重要且可能阻塞的阶段。它有两个主要功能:

    • 计算应该阻塞多长时间​ 来等待新的 I/O 事件。

    • 处理 Poll 队列中的事件(执行它们的回调函数)。

      在这个阶段,事件循环会检查 Poll 队列。如果队列不为空 ,它会同步执行队列中的回调,直到队列为空或达到系统限制。如果队列为空,则会发生以下情况:

    • 如果代码中通过 setImmediate()设定了回调,事件循环会结束 Poll 阶段,进入 Check 阶段。

    • 如果没有设定 setImmediate(),事件循环会阻塞在该阶段,等待新的回调函数加入队列并立即执行。

      此外,当 Poll 队列为空时,事件循环还会检查是否有已到期的计时器。如果有,它将绕回 Timers 阶段去执行那些到期的回调。

  5. Check(检查阶段)

    这个阶段专门用于执行 setImmediate()设置的回调函数。setImmediate()的设计初衷就是在当前 Poll 阶段完成后立即执行,其回调会在 Poll 阶段结束后、Close Callbacks 阶段开始前执行。

  6. Close Callbacks(关闭回调阶段)

    这是事件循环的最后一个阶段。如果一个 socket 或句柄被突然关闭(例如 socket.destroy()),'close'事件会在这个阶段被触发和执行。此阶段执行完毕后,本轮事件循环结束,并开启下一轮循环。

✨ 微任务与 process.nextTick

在每个阶段结束后、进入下一个阶段之前,事件循环会处理两个特殊的队列:

  • process.nextTick() :其回调会在当前阶段操作一结束就立刻执行,优先级高于微任务

  • 微任务队列 :例如 Promise的回调。它们的执行时机在 process.nextTick队列之后。

实践建议

  • I/O 操作 的回调中,如果需要在当前事件循环的最后执行一个任务,优先考虑使用 setImmediate ​ 而非 setTimeout(callback, 0),因为 setImmediate总是在 Check 阶段执行,顺序更有保障。

  • 避免递归地调用 process.nextTick() ,因为这会导致 I/O 饥饿(I/O starving),即事件循环无法进入 Poll 阶段处理新的 I/O 事件。在这种情况下,使用 setImmediate是更安全的选择。

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