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知っておくべきNode.jsのキューの主な種類

Susan Sarandon

リリース： 2025-01-09 14:24:42

オリジナル

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Top ypes of Queues in Node.js You Should Know

はじめに

Node.js は、ノンブロッキングの非同期アーキテクチャで広く知られており、スケーラブルでパフォーマンスの高い Web アプリケーションにとって理想的な選択肢となっています。この機能の背後にある主な理由の 1 つは、イベント駆動型モデルとイベントループを介したタスクの効率的な処理です。 Node.js の非同期性を理解するには、このシステムを駆動するキューについて詳しく調べる必要があります。興味深いことに、ブラウザーでは主に 2 つのキューが使用されているのに対し、Node.js ではタスク管理に 6 つの異なるキューが使用されています。これらを詳しく見てみましょう。

Node.js の 6 つのキュー

Node.js には、6 つのキューを使用してタスクを処理する高度なメカニズムがあります。

タイマーキュー
- 目的: setTimeout と setInterval でスケジュールされたタスクを処理します。
- 例:
```
 setTimeout(() => {
   console.log('Timer task executed');
 }, 1000);
```
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タイマーキュー内のタスクは、指定された遅延の後に実行されますが、イベントループの現在のフェーズが完了する前には実行されません。

I/O キュー (コールバックキュー)
- 目的: ファイルの読み取りやネットワーク要求の処理など、I/O 関連のタスクを処理します。
- 例:
```
 const fs = require('fs');

 fs.readFile('file.txt', 'utf8', (err, data) => {
   if (err) throw err;
   console.log(data);
 });
```
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I/O キューにより、I/O 操作が完了するとコールバックが確実に実行されます。

キューをチェック
- 目的: setImmediate() を使用してスケジュールされたタスクを実行します。
- 例:
```
 setImmediate(() => {
   console.log('Check Queue task executed');
 });
```
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注: チェックキューの優先順位はイベントループ内で最も低いものの 1 つです。このキュー内のタスクは、I/O フェーズの後に処理されます。

マイクロタスクキュー
- 目的: 主に Promise やその他のマイクロタスクに関連する、優先度の高いタスクを実行します。
- サブカテゴリ:
  - a. process.nextTick キュー:
  - process.nextTick() でスケジュールされたタスクを処理します。
  - このキュー内のタスクには最高の優先度が与えられ、他のマイクロタスクよりも前に実行されます。
  - b.他の Promise 用に別のキュー:
  - 解決された Promise に関連するタスクを処理します。

process.nextTick(() => {
           console.log('process.nextTick task executed');
         });
Promise.resolve().then(() => {
           console.log('Promise resolved task executed');
         });

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マイクロタスクキューは、イベントループの次のフェーズに進む前に、常に完了するまで実行されます。

キューを閉じる
- 目的:socket.on('close') イベントなど、終了操作に関連するタスクを処理します。
- 例:
```
 setTimeout(() => {
   console.log('Timer task executed');
 }, 1000);
```
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クローズキュー内のタスクは、リソースが明示的に閉じられたときに実行されます。

イベントループがキューに優先順位を付ける方法

Node.js のイベントループは、タスクを実行するための特定のフェーズ順序に従います。優先順位は次のとおりです:

マイクロタスクキュー (process.nextTick): このキュー内のタスクは常に最初に実行されます。
マイクロタスクキュー (Promises): process.nextTick タスクが完了すると、Promises キュー内のタスクが実行されます。
タイマーキュー: setTimeout または setInterval でスケジュールされたタスクは、このフェーズで処理されます。
I/O キュー: 完了した I/O 操作を処理します。
Check Queue: setImmediate からタスクを実行します。
Close Queue: プロセスはリソースのコールバックを閉じます。

ブラウザとの比較

対照的に、ブラウザにはプライマリキューが 2 つだけある、より単純なイベントループモデルがあります。

マクロタスクキュー: setTimeout、setInterval、DOM イベントなどのタスクを処理します。
マイクロタスクキュー: Node.js と同様に、このキューは解決された Promises や MutationObserver コールバックなどのタスクを処理します。

Node.js の追加キューにより、より多様なタスクを処理できるようになり、サーバー側アプリケーションにより適したものになります。

重要な洞察

SetImmediate と setTimeout:
- setTimeout がタスクをタイマーキューに追加する間、setImmediate はタスクをチェックキューにキューに入れます。
- チェックキュー内のタスク (setImmediate 経由) は、現在の I/O フェーズの後、setTimeout はタイマーフェーズを待機します。
マイクロタスクの優位性:
- マイクロタスクキュー内のタスク、特に process.nextTick は常に優先され、高優先度の実行が可能になります。
混乱のない同時実行:
- 個別のキューにより、さまざまな種類のタスクが組織的かつ予測可能な方法で処理され、優先度の低いタスクが枯渇するのを防ぎます。