Nodejs事件循环小记

执行原理

• 当 Node.js 启动时，会先初始化 Event Loop，然后执行提供的输入脚本（主模块同步代码），过程中可能会产生异步 API 调用、定时器或调用 process.nextTick()，然后开始处理事件循环。

• Node.js 的 Event Loop 分为 6 个阶段，会按照顺序反复执行，每当进入某一个阶段的时候，都会从对应的回调队列中取出函数去执行。

• 每执行完一个阶段里的回调队列中的一个宏任务，就会去执行 process.nextTick 和 Promise 2个微任务队列，然后进入下一个阶段，这就是 Node.js Event Loop 的过程。

• 其中，process.nextTick 优先级高于 Promise，但是如果当前执行的是 Promise，那么如果执行过程中产生了 process.nextTick 和 Promise，那么后续的 Promise 会先于 process.nextTick 执行，直到 Promise 微任务队列清空。

阶段概述

• 定时器：此阶段执行由 setTimeout() 和 setInterval() 安排的回调。

• 待处理回调：执行被推迟到下一次循环迭代的 I/O 回调。

• 空闲，准备：仅在内部使用。

• 轮询：检索新的 I/O 事件，执行 I/O 相关回调（几乎是除了关闭回调、由定时器回调和 setImmediate 回调的所有回调）。

• 检查：setImmediate() 回调在此处调用。

• 关闭回调：一些关闭回调，例如 socket.on('close', ...)。

需要关注的主要是定时器、轮询、检查和关闭回调，重点是轮询。

• 当没有任何 I/O 任务时，事件循环会在轮询阶段等待，进入休眠期，直到新的 I/O 任务插入为止。

• 当存在 I/O 任务时，Event Loop 会在清空轮询队列后，检查 setImmediate队列 和 到期定时器，如果存在，就会结束当前轮询阶段，进入下一个阶段，最终执行它们。

相关 API

// 检查阶段执行的异步函数
setImmediate()

// 当前 Event Loop 阶段执行完毕后，下个 Event Loop 阶段执行之前执行的异步函数
// 从技术实现上来说，它不是事件循环的一部分
process.nextTick()

// V8 引擎语言层面实现的一种微任务函数，也不是事件循环的一部分
Promise

setImmediate() 与 setTimeout()

两者的执行顺序，根据调用它们的上下文而有所不同。

情况1：.js代码

// test.js
setTimeout(() => {
  console.log('timeout');
}, 0);

setImmediate(() => {
  console.log('immediate');
});

// 执行顺序不固定
// 原因：取决于系统调度（基于机器性能和其他应用抢占等）

情况2：.js代码

setTimeout(() => {
  console.log('timeout');
}, 0);

setImmediate(() => {
  console.log('immediate');
});

for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
  // noop
}

// 执行顺序：timeout -> immediate
// 原因：同步代码的执行时间，超过了定时器时间，使得第 1 轮事件循环时，定时器阶段能够拿到队列回调

情况3：.mjs代码

// test.mjs
setTimeout(() => {
  console.log('timeout');
}, 0);

setImmediate(() => {
  console.log('immediate');
});

// 执行顺序： immediate -> timeout 情况居多
// 原因：全局同步代码和微任务的执行，未占用对定时器的计时，使得第 1 轮事件循环时，定时器回调大概率未加入队列
// .mjs 本质上是一个 async 函数，因此实际代码等于：

async function main() {}
main().then(() => {
  setTimeout(() => {
    console.log('timeout');
  }, 0);

  setImmediate(() => {
    console.log('immediate');
  });
})

情况4：在 I/O 回调中加入

// test.js 或 test.mjs
// 带全局代码 或 不带全局代码
const fs = require('node:fs');
fs.readFile(__filename, () => {
  setTimeout(() => {
    console.log('timeout');
  }, 0);
  setImmediate(() => {
    console.log('immediate');
  });
});

// 执行顺序：immediate -> timeout
// 原因：因为 I/O 回调时，肯定处于轮询阶段，那么下一个阶段一定是检查阶段，所以，一定是 setImmediate 先执行。