Nodejs環境におけるJavaScriptの実行メカニズムとイベントループ-jsチュートリアル-php.cn

この記事は、JavaScript の高階関数の使用法を紹介します。一定の参考価値があります。困っている友人は参考にしてください。お役に立てれば幸いです。

1. 説明

nodejs は単一スレッドで実行され、イベント駆動型のノンブロッキング IO プログラミングモデルに基づいています。これにより、非同期操作の結果が返されるのを待たずにコードの実行を続けることができます。非同期イベントがトリガーされると、メインスレッドに通知され、メインスレッドは対応するイベントのコールバックを実行します。

この記事では、ノードでの JavaScript コードの実行処理について説明します。以下はテストコードです。出力結果がわかっている場合は、この記事を読む必要はありません。知らない場合は、この記事を読む必要はありません。結果を出力してから、このビデオをご覧ください:

console.log(1)
setTimeout(function () {
  new Promise(function (resolve) {
    console.log(2)
    resolve()
  })
  .then(() => { console.log(3) })
})
setTimeout(function () {
  console.log(4)
})

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複雑な内容:

setTimeout(() => {
  console.log('1')
  new Promise((resolve) => { console.log('2'); resolve(); })
  .then(() => { console.log('3') })
  new Promise((resolve)=> { console.log('4'); resolve()})
  .then(() => { console.log('5') })
  setTimeout(() => { 
    console.log('6')
    setTimeout(() => {
      console.log('7')
      new Promise((resolve) => { console.log('8'); resolve() })
      .then( () => {  console.log('9') })
      new Promise((resolve) => { console.log('10'); resolve() })
      .then(() => {  console.log('11') })
    })
    setTimeout(() => { console.log('12') }, 0)
  })
  setTimeout(() => { console.log('13') }, 0)
})
setTimeout(() => { console.log('14') }, 0)
new Promise((resolve) => { console.log('15'); resolve() })
.then( ()=> { console.log('16') })
new Promise((resolve) => { console.log('17'); resolve() })
.then(() => { console.log('18') })

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2.nodejs

ノードの起動プロセス.js の起動プロセスは次のステップに分けることができます。

platformInit メソッドを呼び出して、nodejs 実行環境を初期化します。
performance_node_start メソッドを呼び出して、nodejs のパフォーマンス統計を実行します。
opensslの設定の判断。
v8_platform.Initialize を呼び出して、libuv スレッドプールを初期化します。
V8::Initialize を呼び出して、V8 環境を初期化します。
nodejs 実行インスタンスを作成します。
前の手順で作成したインスタンスを起動します。
js ファイルの実行を開始し、同期コードが実行された後、イベントループに入ります。
リッスンするイベントがない場合、nodejs インスタンスは破棄され、プログラムの実行が完了します。

Nodejs環境におけるJavaScriptの実行メカニズムとイベントループ

#3.nodejs イベントループの詳細説明

Nodejs はメッセージループを 6 つのステージ (公式の Called Phase) に細分化します。 )、各ステージには、そのステージで処理する必要があるコールバック関数を格納するキューのような構造があります。したがって、メッセージループの各反復では、各ステージで実行されるコールバックの最大数があります。この数を超えると、現在のステージは強制的に終了され、次のステージに入ります。このルールは、メッセージループ内のすべてのコールバックに適用されます。メッセージループ。1 ステージ。

3.1 タイマーステージ

これはメッセージループの最初のステージであり、

for

ループを使用してすべての

setTimeout## を処理します。 # および setInterval callbacks.これらのコールバックは最小ヒープ (最小ヒープ) に保存されます。このようにして、エンジンは毎回ヘッダー要素を判断するだけで済みます。タイマーフェーズは、条件が満たされない場合、またはキューが空の場合にのみ終了します。特定のコールバックが条件を満たしているかどうかを判断するメソッドタイマーフェーズも非常に単純です。メッセージループは、タイマーに入るたびに現在のシステム時間を保存します。その後、上記の最小ヒープ内のコールバック関数によって設定された起動時間が、タイマーに入るときに保存された時間を超えているかどうかを確認するだけです。

3.2 保留中の I/O コールバックフェーズ

close callbacks

,

setTimeout( を除くほぼすべてのコールバックを実行します。 )

、setInterval()、setImmediate() コールバック、たとえばTCP 接続エラー、fs.read、socket および IO 操作用のその他のコールバック関数、およびさまざまなエラー用のコールバック。3.3 アイドル、準備フェーズシステム内の一部の呼び出し。

3.4 ポーリングステージ、重要なステージ

これはメッセージサイクル全体で最も重要なステージであり、メッセージサイクルメカニズム全体をサポートしているため、その機能は非同期リクエストとデータを待機することです。

ポーリングフェーズには 2 つの主な機能があります。1 つは下限時間に達したタイマーのコールバックを実行すること、もう 1 つはポーリングキュー内のイベントを処理することです。

注:

Node の多くの API は、fs.readFile などのイベントサブスクリプションに基づいています。これらのコールバックは、poll ステージで完了する必要があります。 イベントループがポーリングフェーズに入ると:

#poll

キューが空でない場合、イベントループは最初にキューを横断し、キューがクリアまたは実行されたコールバックの数がシステム制限に達するまで、コールバックを同期的に実行します。

poll
コードが setImmediate()
によるコールバックで設定されている場合、イベントループは
- ステージを直接終了し、 ステージに入ります。 check ステージ。check キューでコールバックを実行します。 コードが設定されていない場合はsetImmediate()
- - タイマーが設定されている場合、イベントループはこの時点でタイマーをチェックします。1 つ以上のタイマーが下限に達している場合、イベントループはタイマーステージにラップバックして、有効なタスクを実行します。タイマーキューのコールバック。
  - タイマーが設定されていない場合、イベントループは この時点でブロックされます イベントコールバックがポーリングキューに追加されるまで、ポーリングフェーズで待機しています。

ポーリングフェーズで、JS レイヤーコードによって登録されたイベントコールバックが返されない場合、イベントループはポーリングフェーズで一時的にブロックされます。条件:

ポーリングフェーズが実行されると、ポーリングフェーズの最大ブロック時間であるタイムアウトタイムアウトが渡されます。

タイムアウト時間が経過していない場合、イベントが返されると、イベントに登録されているコールバック関数が実行されます。タイムアウトの期限が切れると、ポーリングフェーズが終了し、次のフェーズが実行されます。

このタイムアウトの適切な設定は何ですか? 答えは、タイマーフェーズで最近実行されるコールバックの開始時刻と現在との差です。その差が detal であると仮定します。ポーリングフェーズの後に実行を待っているものはありません。コールバック。したがって、ここでの最大待機時間はデルタです。期間中にイベントがメッセージループを起動した場合は、次のフェーズの作業を続行します。期間中に何も起こらない場合は、次のフェーズの作業を続行します。、タイムアウト後も、メッセージループは引き続き次のフェーズに入る必要があるため、次の反復のタイマーフェーズも実行できます。
Nodejs は、ポーリングフェーズを通じてメッセージループ全体を駆動し、IO イベントと到着を待ちます。

3.5 チェックフェーズ

このステージでは、setImmediate のコールバック関数のみが処理されます。
では、なぜ setImmediate を処理するための特別なステージがあるのでしょうか? 簡単に言えば、これは、ポーリングステージがいくつかのコールバックを設定し、ポーリングステージの後に実行されることを期待しているためです。そのため、チェックステージがポーリングステージの後に追加されます。

3.6 コールバックを閉じるステージ

いくつかの処理に特化しています。 close タイプのコールバック。たとえば、socket.on('close', .. .)。リソースのクリーニングに使用されます。

4. Nodejs の実行 JS コードプロセスとイベントループプロセス

1. ノードの初期化

ノード環境の初期化

入力したコードを実行

Executeprocess.nextTickCallback

マイクロタスクを実行します

2. イベントループに入る

2.1. Timer ステージに入る

Timer## が実行されているかどうかを確認します# キューに期限切れの Timer コールバックがあります。そうであれば、すべての期限切れの Timer コールバックを TimerId
タスクがある場合は、すべて実行しますマイクロタスク (約束) があるかどうかを確認し、ある場合はすべて実行します
2.2、「

」と入力します。 Phase

Pending I/O Callback

このステージを終了しない場合process.nextTick
タスクがあるかどうかを確認しますマイクロタスク (約束) がある場合は、すべてを実行します
2.3.

ステージに入ります

このステージにはJavaScript とはほとんど関係がないため、

2.4 をスキップして

Poll

ステージに入ります

まず、未完了のコールバックがあるかどうかを確認します。存在する場合は、2 つの状況が考えられます: ## 最初のケース: 実行可能なコールバックがあります。

利用可能なコールバックをすべて実行します (期限切れのタイマーや一部の IO イベントなどを含む)

プロセスがあるかどうかを確認します。 .nextTick

タスクがある場合は、すべて実行します

##マイクロタスク (約束) があるかどうかを確認し、ある場合はすべて実行します

##このステージを終了します2 番目のタイプ状況: 実行可能なコールバックがありません

immediate

コールバックがあるかどうかを確認し、存在する場合はポーリングフェーズを終了します。そうでない場合は、このステージでブロックし、新しいイベント通知を待ちます。

未完了のコールバックがない場合は、ポーリングステージを終了します。

2.5、check# を入力します。 ##フェーズ

即時コールバックがある場合は、すべての即時コールバックを実行します

process.nextTick

タスクがあるかどうかを確認し、存在する場合はすべて実行します

マイクロタスク (約束) があるかどうかを確認し、ある場合はすべて実行します

このステージを終了します

2.6、クロージング
ステージに入ります

if 即時コールバックがある場合は、すべての即時コールバックを実行します。

process.nextTick

タスクがあるかどうかを確認し、存在する場合はすべて実行します。チェックマイクロタスクがあるかどうか (約束)、はいの場合はすべて実行します

このステージを終了します

3. アクティブな ハンドル (タイマー、IO、およびその他のイベントハンドル) があるかどうかを確認します

ある場合は、イベントループの次のラウンドを続行します。

ない場合は、イベントループを終了してプログラムを終了します。

注:

イベントループの各サブステージは、終了する前に次のプロセスを順番に実行します:

process.nextTick コールバックがあるかどうかを確認します。したがって、それらをすべて実行してください。 マイクロタスク(お約束)があるかどうかを確認し、あればすべて実行します。

4.1 关于Promise和process.nextTick

事件循环队列先保证所有的process.nextTick回调，然后将所有的Promise回调追加在后面，最终在每个阶段结束的时候一次性拿出来执行。

此外，process.nextTick和Promise回调的数量是受限制的，也就是说，如果一直往这个队列中加入回调，那么整个事件循环就会被卡住。

Nodejs環境におけるJavaScriptの実行メカニズムとイベントループ

4.2 关于setTimeout(…, 0) 和 setImmediate

这两个方法的回调到底谁快？

如下面的例子：

setImmediate(() => console.log(2))
setTimeout(() => console.log(1))

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使用nodejs多次执行后，发现输出结果有时是1 2,有时是2 1。

对于多次执行输出结果不同，需要了解事件循环的基础问题。

首先,Nodejs启动,初始化环境后加载我们的JS代码(index.js).发生了两件事(此时尚未进入消息循环环节):

setImmediate 向 Check 阶段中添加了回调 console.log(2);
setTimeout 向 Timer 阶段中添加了回调 console.log(1)

这时候, 要初始化阶段完毕, 要进入 Nodejs 消息循环了。

为什么会有两种输出呢? 接下来一步很关键:

当执行到 Timer 阶段时, 会发生两种可能. 因为每一轮迭代刚刚进入 Timer 阶段时会取系统时间保存起来, 以 ms(毫秒) 为最小单位.

如果 Timer 阶段中回调预设的时间 > 消息循环所保存的时间, 则执行 Timer 阶段中的该回调. 这种情况下先输出 1, 直到 Check 阶段执行后,输出2.总的来说, 结果是 1 2.

如果运行比较快, Timer 阶段中回调预设的时间可能刚好等于消息循环所保存的时间, 这种情况下, Timer 阶段中的回调得不到执行, 则继续下一个阶段. 直到 Check 阶段, 输出 2. 然后等下一轮迭代的 Timer 阶段, 这时的时间一定是满足 Timer 阶段中回调预设的时间 > 消息循环所保存的时间 , 所以 console.log(1) 得到执行, 输出 1. 总的来说, 结果就是 2 1.

所以, 输出不稳定的原因就取决于进入 Timer 阶段的时间是否和执行 setTimeout 的时间在 1ms 内. 如果把代码改成如下, 则一定会得到稳定的输出:

require('fs').readFile('my-file-path.txt', () => {
 setImmediate(() => console.log(2))
 setTimeout(() => console.log(1))
});

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这是因为消息循环在 Pneding I/O Phase 才向 Timer 和 Check 队列插入回调. 这时按照消息循环的执行顺序, Check 一定在 Timer 之前执行。

从性能角度讲, setTimeout 的处理是在 Timer Phase, 其中 min heap 保存了 timer 的回调, 因此每执行一个回调的同时都会涉及到堆调整. 而 setImmediate 仅仅是清空一个队列. 效率自然会高很多.

再从执行时机上讲. setTimeout(..., 0) 和 setImmediate 完全属于两个阶段.

5. 一个实际例子演示

下面以一段代码来说明nodejs运行JavaScript的机制。

如下面一段代码：

setTimeout(() => {                                                // settimeout1
  console.log('1')
  new Promise((resolve) => { console.log('2'); resolve(); })      // Promise3
  .then(() => { console.log('3') })
  new Promise((resolve)=> { console.log('4'); resolve()})         // Promise4
  .then(() => { console.log('5') })
  setTimeout(() => {                                              // settimeout3
    console.log('6')
    setTimeout(() => {                                            // settimeout5
      console.log('7')
      new Promise((resolve) => { console.log('8'); resolve() })   // Promise5
      .then( () => {  console.log('9') })
      new Promise((resolve) => { console.log('10'); resolve() })  // Promise6
      .then(() => {  console.log('11') })
    })
    setTimeout(() => { console.log('12') }, 0)                    // settimeout6
  })
  setTimeout(() => { console.log('13') }, 0)                      // settimeout4
})
setTimeout(() => { console.log('14') }, 0)                        // settimeout2
new Promise((resolve) => { console.log('15'); resolve() })        // Promise1
.then( ()=> { console.log('16') })
new Promise((resolve) => { console.log('17'); resolve() })        // Promise2
.then(() => { console.log('18') })

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上面代码执行过程：

node初始化

执行JavaScript代码

遇到setTimeout, 把回调函数放到Timer队列中，记为settimeout1

遇到setTimeout, 把回调函数放到Timer队列中，记为settimeout2

遇到Promise，执行，输出15，把回调函数放到微任务队列，记为Promise1

遇到Promise，执行，输出17，把回调函数放到微任务队列，记为Promise2

代码执行结束，此阶段输出结果：15 17

没有process.nextTick回调，略过

执行微任务

检查微任务队列是否有可执行回调，此时队列有2个回调：Promise1、Promise2