Nodejs-Event Loop學習

Event Loop即事件循環,是指瀏覽器或Node的一種解決javaScript單線程運行時不會阻塞的一種機制,也就是我們經常使用異步的原理。

Node中的Event Loop是基于libuv實現的,而libuvNode 的新跨平臺抽象層,libuv使用異步,事件驅動的編程方式,核心是提供i/o的事件循環和異步回調。libuv的API包含有時間,非阻塞的網絡,異步文件操作,子進程等等。 Event Loop就是在libuv中實現的。

NodeEvent loop一共分為6個階段,每個細節具體如下:

  • timers: 執行setTimeoutsetInterval中到期的callback

  • pending callback: 上一輪循環中少數的callback會放在這一階段執行。

  • idle, prepare: 僅在內部使用。

  • poll: 最重要的階段,執行pending callback,在適當的情況下回阻塞在這個階段。

  • check: 執行setImmediate(setImmediate()是將事件插入到事件隊列尾部,主線程和事件隊列的函數執行完成之后立即執行setImmediate指定的回調函數)的callback

  • close callbacks: 執行close事件的callback,例如socket.on('close'[,fn])或者http.server.on('close, fn)

階段

timers

執行setTimeoutsetInterval中到期的callback,執行這兩者回調需要設置一個毫秒數,理論上來說,應該是時間一到就立即執行callback回調,但是由于system的調度可能會延時,達不到預期時間。

pending callbacks

此階段執行某些系統操作(例如TCP錯誤類型)的回調。 例如,如果TCP socket ECONNREFUSED在嘗試connect時receives,則某些* nix系統希望等待報告錯誤。 這將在pending callbacks階段執行。

poll

該poll階段有兩個主要功能:

  • 執行I/O回調。

  • 處理輪詢隊列中的事件。

當事件循環進入poll階段并且在timers中沒有可以執行定時器時,將發生以下兩種情況之一

  • 如果poll隊列不為空,則事件循環將遍歷其同步執行它們的callback隊列,直到隊列為空,或者達到system-dependent(系統相關限制)。

如果poll隊列為空,則會發生以下兩種情況之一

  • 如果有setImmediate()回調需要執行,則會立即停止執行poll階段并進入執行check階段以執行回調。

  • 如果沒有setImmediate()回到需要執行,poll階段將等待callback被添加到隊列中,然后立即執行。

當然設定了 timer 的話且 poll 隊列為空,則會判斷是否有 timer 超時,如果有的話會回到 timer 階段執行回調。

check

此階段允許人員在poll階段完成后立即執行回調。 如果poll階段閑置并且script已排隊setImmediate(),則事件循環到達check階段執行而不是繼續等待。

setImmediate()實際上是一個特殊的計時器,它在事件循環的一個單獨階段運行。它使用libuv API來調度在poll階段完成后執行的回調。

通常,當代碼被執行時,事件循環最終將達到poll階段,它將等待傳入連接,請求等。 但是,如果已經調度了回調setImmediate(),并且輪詢階段變為空閑,則它將結束并且到達check階段,而不是等待poll事件。

console.log('start')
setTimeout(() => {
  console.log('timer1')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise1')
  })
}, 0)
setTimeout(() => {
  console.log('timer2')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise2')
  })
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise3')
})
console.log('end')
復制代碼

如果node版本為v11.x, 其結果與瀏覽器一致。

start
end
promise3
timer1
promise1
timer2
promise2

如果v10版本上述結果存在兩種情況:

  • 如果time2定時器已經在執行隊列中了
start
end
promise3
timer1
timer2
promise1
promise2
復制代碼
  • 如果time2定時器沒有在執行對列中,執行結果為
start
end
promise3
timer1
promise1
timer2
promise2
復制代碼

具體情況可以參考poll階段的兩種情況。

Node 與瀏覽器的 Event Loop 差異

瀏覽器環境下,microtask 的任務隊列是每個 macrotask 執行完之后執行。而在 Node.js 中,microtask 會在事件循環的各個階段之間執行,也就是一個階段執行完畢,就會去執行 microtask 隊列的任務

通過一個例子來說明兩者區別:

setTimeout(()=>{
    console.log('timer1')
    Promise.resolve().then(function() {
        console.log('promise1')
    })
}, 0)

setTimeout(()=>{
    console.log('timer2')
    Promise.resolve().then(function() {
        console.log('promise2')
    })
}, 0)

瀏覽器端運行結果:timer1=>promise1=>timer2=>promise2

Node 端運行結果:timer1=>timer2=>promise1=>promise2

  • 全局腳本(main())執行,將 2 個 timer 依次放入 timer 隊列,main()執行完畢,調用棧空閑,任務隊列開始執行;

  • 首先進入 timers 階段,執行 timer1 的回調函數,打印 timer1,并將 promise1.then 回調放入 microtask 隊列,同樣的步驟執行 timer2,打印 timer2;

  • 至此,timer 階段執行結束,event loop 進入下一個階段之前,執行 microtask 隊列的所有任務,依次打印 promise1、promise2

參考文章:
https://juejin.im/post/5c3d8956e51d4511dc72c200?utm_source=gold_browser_extension
https://blog.csdn.net/weixin_34256074/article/details/88678373

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