Node.js 事件循环实战

在我的上一篇文章（《深入探索 Node.js 架构》）中，我们学习了 Node.js 的内部机制，以及如何在单线程环境下高效地执行多个异步操作。我们也讨论了事件循环的工作原理，以及它如何推动 Node.js 的事件驱动架构。我建议您在阅读本文之前先阅读我之前的文章。

在本文中，我们将通过一个代码示例来深入了解事件循环及其不同的阶段。

在开始之前，你可能会问，为什么Node.js开发者需要了解事件循环？答案是：

• 事件循环负责处理应用程序代码的所有调度，任何关于事件循环的误解都可能导致性能低下和代码错误。

• 如果你应聘的是Nodejs后端开发职位，那么这是一个非常重要的面试问题。

那么，我们开始吧 :)

正如我们之前讨论的，事件循环就是一个循环。它只是循环遍历同步事件多路复用器发送的事件集，触发回调并推动应用程序继续运行。

事件循环阶段

事件循环包含多个不同的阶段，每个阶段都维护一个待执行的回调队列。回调函数根据其在应用程序中的使用方式，被分配到不同的阶段。

轮询

• 轮询阶段执行与 I/O 相关的回调函数。
• 大部分应用程序代码在此阶段执行。
• Node.js应用程序的起点

查看

• setImmediate()在此阶段，将执行通过触发的回调函数。

关闭

• 此阶段执行通过以下方式触发的回调EventEmitter close events：
• 例如，当 net.Server TCP 服务器关闭时，它会发出一个在此阶段运行的关闭事件。

定时器

• 在此阶段，通过setTimeout()和触发的回调函数setInterval()将被执行。

待办的

• 在此阶段会运行特殊的系统事件，例如 net.Socket TCP soccer 抛出ECONNREFUSED错误时。

除此之外，还有两个特殊的微任务队列，可以在阶段运行时向其中添加回调。

• 第一个微任务队列处理使用process.nextTick().

• 第二个微任务队列处理promises拒绝或解决操作。

执行优先级和顺序

• 微任务队列中的回调优先级高于阶段普通队列中的回调。

• 下一个 tick 微任务队列中的回调函数会在 promise 微任务队列中的回调函数之前运行。

• 应用程序启动运行时，事件循环也随之启动，并逐一处理各个阶段。Node.js 会在应用程序运行时根据需要将回调函数添加到不同的队列中。

• 当事件循环执行到某个阶段时，它会运行该阶段队列中的所有回调函数。一旦给定阶段的所有回调函数都执行完毕，事件循环就会进入下一个阶段。

我们来看一个代码示例：

输出结果为：8、3、2、1、4、7、6、5

让我们来看看幕后发生了什么：

• 代码执行从轮询阶段开始逐行执行。

• 首先，需要安装 fs 模块。

• 接下来，setImmediate()运行该调用，并将其回调添加到check queue。

• 接下来，promise解析，并向添加回调promise microtask queue。

• 然后，process.nextTick()接下来运行，将其回调添加到next tick microtask queue。

• 接下来，它fs.readFile()告诉 Node.js 开始读取文件，并poll queue在准备就绪后将其回调函数放在其中。

• 最后console.log(8)调用函数，并在屏幕上打印 8。

当前技术栈就介绍到这里。

• 现在，系统会查询两个微任务队列。首先检查下一个 tick 的微任务队列，并调用回调函数 3。由于下一个 tick 的微任务队列中只有一个回调函数，因此接下来会检查 Promise 微任务队列，并执行回调函数 2。至此，两个微任务队列的查询完毕，当前轮询阶段结束。

• 现在，事件循环进入检查阶段。该阶段包含回调函数 1，该函数随后被执行。此时两个微任务队列均为空，因此检查阶段结束。

• 接下来检查关闭阶段，但该阶段为空，因此循环继续。计时器阶段和待处理阶段也出现同样的情况，事件循环再次回到轮询阶段。

一旦应用程序重新进入轮询阶段，它基本上不会执行其他操作，而是等待文件读取完毕。文件读取完毕后，fs.readFile()回调函数就会运行。

• 由于数字 4 是回调函数的第一行，因此它会立即被打印出来。

• 接下来，setTimeout()发起调用，并将回调 5 添加到定时器队列中。

• 接下来会执行调用setImmediate()，将回调 6 添加到检查队列中。

• 最后，调用 process.nextTick()，将回调 7 添加到下一个工单微任务队列中。

轮询阶段现已结束，接下来将再次查询微任务队列。

• 回调函数 7 从下一个 tick 队列运行，

• 检查承诺队列后发现为空，轮询阶段结束。

• 事件循环再次进入检查阶段，此时遇到回调函数 6。程序打印出回调函数编号，并确定微任务队列为空，该阶段结束。

• 再次检查关闭阶段，发现为空。

• 最后，查询计时器阶段，执行回调 5，并在控制台上打印 5。

• 完成上述步骤后，应用程序就没有其他工作要做了，就会退出。

众所周知，Node.js 运行时环境是单线程的。在单个栈中运行过多代码会导致事件循环阻塞，并阻止其他回调函数触发。为了避免这种事件循环阻塞的情况，您可以将 CPU 密集型操作拆分到多个栈中执行。例如，如果您要处理 1000 条数据记录，可以考虑将其拆分为 10 个批次，每个批次 100 条记录，并setImmediate()在每个批次结束后使用 `fork` 语句来继续处理下一个批次。另一种方法是创建一个新的子进程并将处理任务卸载到该子进程中。但切勿使用 `fork` 语句拆分此类工作process.nextTick()。这样做会导致微任务队列永远不会清空，您的应用程序将永远被困在同一个阶段。运行时不会抛出任何错误，而是会将其变成一个消耗 CPU 资源的僵尸进程。

以上就是关于事件循环的全部内容。

希望您喜欢这篇文章，并觉得它有趣且有用 :)

谢谢，回头见！

参考

• 使用 Node.js 构建分布式系统（书籍）