nodejs事件和事件迴圈詳解
阿新 • • 發佈：2021-01-14
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# 簡介
上篇文章我們簡單的介紹了nodejs中的事件event和事件迴圈event loop。本文字文將會更進一步，繼續講解nodejs中的event，並探討一下setTimeout，setImmediate和process.nextTick的區別。
# nodejs中的事件迴圈
雖然nodejs是單執行緒的，但是nodejs可以將操作委託給系統核心，系統核心在後臺處理這些任務，當任務完成之後，通知nodejs,從而觸發nodejs中的callback方法。
這些callback會被加入輪循佇列中，最終被執行。
通過這樣的event loop設計，nodejs最終可以實現非阻塞的IO。
nodejs中的event loop被分成了一個個的phase，下圖列出了各個phase的執行順序：
每個phase都會維護一個callback queue,這是一個FIFO的佇列。
當進入一個phase之後，首先會去執行該phase的任務，然後去執行屬於該phase的callback任務。
當這個callback佇列中的任務全部都被執行完畢或達到了最大的callback執行次數之後，就會進入下一個phase。
> 注意， windows和linux的具體實現有稍許不同，這裡我們只關注最重要的幾個phase。
問題：phase的執行過程中，為什麼要限制最大的callback執行次數呢？
回答：在極端情況下，某個phase可能會需要執行大量的callback，如果執行這些callback花費了太多的時間，那麼將會阻塞nodejs的執行，所以我們設定callback執行的次數限制，以避免nodejs的長時間block。
# phase詳解
上面的圖中，我們列出了6個phase，接下來我們將會一一的進行解釋。
## timers
timers的中文意思是定時器，也就是說在給定的時間或者時間間隔去執行某個callback函式。
通常的timers函式有這樣兩種：setTimeout和setInterval。
一般來說這些callback函式會在到期之後儘可能的執行，但是會受到其他callback執行的影響。 我們來看一個例子：
~~~js
const fs = require('fs');
function someAsyncOperation(callback) {
// Assume this takes 95ms to complete
fs.readFile('/path/to/file', callback);
}
const timeoutScheduled = Date.now();
setTimeout(() => {
const delay = Date.now() - timeoutScheduled;
console.log(`${delay}ms have passed since I was scheduled`);
}, 100);
// do someAsyncOperation which takes 95 ms to complete
someAsyncOperation(() => {
const startCallback = Date.now();
// do something that will take 10ms...
while (Date.now() - startCallback < 10) {
// do nothing
}
});
~~~
上面的例子中，我們呼叫了someAsyncOperation，這個函式首先回去執行readFile方法，假設這個方法耗時95ms。接著執行readFile的callback函式，這個callback會執行10ms。最後才回去執行setTimeout中的callback。
所以上面的例子中，雖然setTimeout指定要在100ms之後執行，但是實際上還要等待95 + 10 = 105 ms之後才會真正的執行。
## pending callbacks
這個phase將會執行一些系統的callback操作，比如在做TCP連線的時候，TCP socket接收到了ECONNREFUSED訊號，在某些liunx作業系統中將會上報這個錯誤，那麼這個系統的callback將會放到pending callbacks中執行。
或者是需要在下一個event loop中執行的I/O callback操作。
## idle, prepare
idle, prepare是內部使用的phase，這裡就不過多介紹。
## poll輪詢
poll將會檢測新的I/O事件，並執行與I / O相關的回撥，注意這裡的回撥指的是除了關閉callback，timers，和setImmediate之外的幾乎所有的callback事件。
poll主要處理兩件事情：輪詢I/O，並且計算block的時間，然後處理poll queue中的事件。
如果poll queue非空的話，event loop將會遍歷queue中的callback，然後一個一個的同步執行，知道queue消費完畢，或者達到了callback數量的限制。
因為queue中的callback是一個一個同步執行的，所以可能會出現阻塞的情況。
如果poll queue空了，如果程式碼中呼叫了setImmediate，那麼將會立馬跳到下一個check phase，然後執行setImmediate中的callback。 如果沒有呼叫setImmediate，那麼會繼續等待新來的callback被加入到queue中，並執行。
## check
主要來執行setImmediate的callback。
setImmediate可以看做是一個執行在單獨phase中的獨特的timer，底層使用的libuv API來規劃callbacks。
一般來說，如果在poll phase中有callback是以setImmediate的方式呼叫的話，會在poll queue為空的情況下，立馬結束poll phase，進入check phase來執行對應的callback方法。
## close callbacks
最後一個phase是處理close事件中的callbacks。 比如一個socket突然被關閉，那麼將會觸發一個close事件，並呼叫相關的callback。
# setTimeout 和 setImmediate的區別
setTimeout和setImmediate有什麼不同呢？
從上圖的phase階段可以看出，setTimeout中的callback是在timer phase中執行的，而setImmediate是在check階段執行的。
從語義上講，setTimeout指的是，在給定的時間之後執行某個callback。而setImmediate是在執行完當前loop中的 I/O操作之後，立馬執行。
那麼這兩個方法的執行順序上有什麼區別呢？
下面我們舉兩個例子，第一個例子中兩個方法都是在主模組中執行：
~~~js
setTimeout(() =>