node 下的 Event Loop

前言

通过浏览器下的 Event Loop，可以得知 JavaScript 是一门事件驱动的语言，JavaScript 主线程通过不断调用事件队列中的事件来完成异步任务。那么，Node.js 下是否也是如此？

Node.js 下的事件队列

在 Node.js 官网有这样一篇文章：The Node.js Event Loop, Timers, and process.nextTick()。
该文章主要讲述了 Node.js 中如何处理以及实现 Event Loop。

主要包含以下内容：

事件队列

不同于浏览器，Node.js 下有 6 个事件处理阶段，其执行顺序和队列名称如下：

   ┌───────────────────────────┐
┌─>│           timers          │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │     pending callbacks     │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │       idle, prepare       │
│  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   │
│  │           poll            │<─────┤  connections, │
│  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘
│  │           check           │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
└──┤      close callbacks      │
   └───────────────────────────┘

不同事件队列的含义如下：

timers 阶段

timers 阶段是 Node.js 下 Event Loop 的第一个阶段。在该阶段，Node.js 会检查所有注册的定时器是否到期，如果到期，则压入 timers 的任务队列中。检查完毕后，依次执行任务队列中的任务。

注： 在 Node.js 下设置定时器，不能保证在设定时间到达后立即执行。Node.js 只能保证在设定时间到达后，尽可能快地执行设置的回调。

pending callbacks 阶段

该阶段的任务队列主要由操作系统发出的任务失败的事件构成，比如网络连接失败。

poll 阶段

该阶段为 Node.js 中最重要的一个阶段。Node.js 下绝大多数异步任务都会在这个阶段进行处理，而不像其他阶段都是同种类型的任务。

在进入该阶段前，会进行一次定时器统计，找出最近一次需要触发的定时器，避免 Node.js 被阻塞在该阶段，而定时器得不到运行。

进入该阶段后，会发生以下事情：

1. 计算出有多久的时间可以用来触发任务。
2. 依次执行该事件队列中的事件。

Event Loop 进入 poll 阶段后，根据定时器的设置情况，会发生以下事情：

未设置定时器

1. 如果该阶段的事件队列不为空，Node.js 将同步执行事件队列中的事件回调，直至该队列为空，或执行的回调达到系统上限。
2. 如果该阶段的事件队列为空，那么系统将根据是否设置了 setImmediate 做出相应处理：
   • 设置了 setImmediate，那么该阶段结束，进入 check 阶段。
   • 未设置 setImmediate，那么 Node.js 将阻塞在该阶段，继续接收并处理产生的事件。

由于在 Node.js 下，该阶段接收了绝大多数事件，而且该阶段内的事件都不是固定产生的。相比定时器在固定时间触发，关闭事件由 close 事件触发（close 事件由程序主动触发），因此，该阶段应该是 Event Loop 中最重要的一个阶段。所以程序应该尽可能留在该阶段处理事件。当没有定时器，也没有设置 setImmediate 时，Node.js 继续进行 Event Loop 也没有意义，只需要停留在该阶段，继续处理事件即可。

设置了定时器

当该阶段的任务队列处理结束后，Node.js 会检查是否有定时器到期。如果有一个以上的定时器已到期，Event Loop 会结束该阶段，进入下一个阶段。

check 阶段

该阶段的任务队列中，保存着该阶段执行前所有由 setImmediate 注册的回调。

close callbacks 阶段

该阶段的任务队列主要由 close 发出的事件构成，比如 socket.on('close', ...)。

micro task

同样，Node.js 下的 Event Loop 也有一个微任务队列。在 Node.js 下产生微任务的方式有：

• process.nextTick()
• Promise.then catch finally

不同于浏览器端，微任务队列会在 Event Loop 每个阶段执行结束后执行，每次都会将微任务队列中的所有任务执行完毕。

图解

对比浏览器

setTimeout(()=>{
    console.log('timer1')

    Promise.resolve().then(function() {
        console.log('promise1')
    })
}, 0)

setTimeout(()=>{
    console.log('timer2')

    Promise.resolve().then(function() {
        console.log('promise2')
    })
}, 0)

以上代码在浏览器和 Node.js 下会得到不同的结果，图解如下：

浏览器：

timer1
promise1
timer2
promise2

Node.js：

timer1
timer2
promise1
promise2

浏览器下的任务执行过程：

Node.js 下的任务执行过程：

总结

1. 在 Node.js 下有 7 个任务队列，分别对应 6 个 Event Loop 阶段和一个微任务队列。
2. poll 阶段处理了绝大多数异步任务。如果其他阶段没有任务，Event Loop 会在这里停留，等待新的任务。
3. Node.js 下微任务的执行时机在每个阶段结束后，而浏览器则是在每个宏任务结束后。

最后，根据前面的内容，得出 Node.js 下 Event Loop 的执行过程如下：

• 橙色为 Event Loop 的主要内容。
• 蓝色为同一个微任务队列。
• 褐色为 poll 阶段内部的一个循环。
• 黑色为进出 poll 阶段的逻辑判断。

参考

• The Node.js Event Loop, Timers, and process.nextTick()
• 深入理解 JS 事件循环机制（Node.js 篇）