详解nodejs中的事件循环机制

本篇文章带大家了解一下node中的事件循环机制。有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下，希望对大家有所帮助。

前端开发离不开JavaScript，Javascript是一种web前端语言，主要用于web开发中，由浏览器解析执行。而js的作用不仅仅局限于前端领域的开发，它同样可以用于服务端开发——nodejs。作为一名有理想抱负的前端，想要拓展视野，掌握一门服务器端开发语言，那么nodejs是非常好的一种选择。

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因为你掌握了js开发方式就很容易上手node,并且npm包管理工具也大大提升了开发体验。nodejs以异步非阻塞I/O工作方式而闻名，其处理机制被称为事件循环。

了解node事件循环机制就能更好的了解node的事件处理方式以及异步事件的执行时机，本文主要讲解一下nodejs的事件循环机制，为后续学习node奠定基础。

一、node VS javascript

前面提到，Javascript是一种web前端语言，主要用于web开发中，由浏览器解析执行，而 node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的JavaScript 运行环境，因此nodejs不是一门语言，不是库，不是框架，而是一个js运行时环境，简单讲node可以解析和执行js代码。以前只有浏览器可以解析执行Js,现在node可以使js完全脱离浏览器来运行。

node.js和浏览器js存在很多区别，比如浏览器中的js包括了ecmascript、BOM、DOM，但是nodejs中的js没有BOM,DOM,只有emcscript。并且node这个js执行环境为js提供了一些服务器级别的操作API，例如：文件读写，网络服务构建，网络通信，http服务器等，这些API大都被包装到核心模块里面了。另外node的事件循环机制和浏览器js的事件循环机制也不一样。

二、JavaScript事件循环

大家对浏览器中的js事件循环已经很清楚了，为了对比这里简单再提一下。

(转引自Philip Roberts的演讲《Help, I'm stuck in an event-loop》)

js执行时同步和异步任务任务分别进入不同的执行环境，同步任务的进入主线程，即主执行栈，异步任务(ajax请求、settimeout、setinterval、poromise.resolve()等)进入任务队列。不同的异步任务会推入不同的任务队列，比如ajax请求、settimeout、setinterval等这些任务会被推入进宏任务队列（Macro Task），而Promise函数则会被推到微任务队列（Micro Task）。整体的事件循环过程如下：

• 当同步代码执行完后，主执行栈变空，开始准备执行异步任务。

• 主线程会检查微任务队列是否为空，如果不为空那么会遍历队列内的所有微任务将其执行完，清空微任务队列，然后再检查宏任务队列。如果微任务队列是空的，直接进入下一步。

• 主线程遍历宏任务队列，并执行宏任务队列中的第一个宏任务，在执行的过程中如果遇到宏任务或者微任务，则继续将他们推入到对应的任务队列，每次执行完一次宏任务都要遍历执行一下微任务队列，将其清空

• 执行渲染操作，更新视图

• 开始下一次的事件循环，重复上述步骤直至两个任务队列清空

为了加深一下影响，举一个小小的，看看以下代码会输出什么：

    var le=Promise.resolve(2);
    console.log(le)
    console.log('3')
    Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise1')  
    setTimeout(()=>{
        console.log('setTimeout2')
    },0)
    })
    setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout1')
    Promise.resolve().then(()=>{
        console.log('Promise2')    
    })
    },0);

用以上的事件循环过程分析一下：

• js主进程执行代码遇到Promise.resolve(2)，会立即执行，将2变成一个promise对象，然后console.log（le）将le变量打印出来，打印----->Promise {: 2}；
• console.log('3')，打印----->3
• 接着往下执行遇到Promise.resolve().then，这是一个异步微任务函数，推到微任务栈
• 下一个函数遇到setTimeout，推到宏任务队列，至此主进程空了
• 检查微任务队列，发现Promise.resolve().then，所以打印----->promise1，又遇到一个定时器，推至宏任务队列的最后，微任务队列空了
• 检查宏任务队列，取第一个宏任务执行，打印----->setTimeout1，又遇到 Promise.resolve().then，推至微任务队列
• 再开始下一个宏任务之前，一定会清空微任务，因此打印setTimeout1后，便会检查微任务队列，于是--->promise2
• 接下来又一轮事件循环，取宏任务队列当前的第一个任务执行，于是打印打印----->setTimeout2，至此宏任务和微任务队列均被清空，事件循环结束

因此输出结果是：Promise {: 2}，3，promise1，setTimeout1，promise2，setTimeout2。

浏览器里执行结果如下：

三、node事件循环

node的事件循环共有六个阶段，在一次事件循环中这六个阶段按顺序会一直循环执行，直至事件处理完成。六个阶段的顺序图如下：

六个阶段分别是：

• timers 阶段：这个阶段执行timer（setTimeout、setInterval）的回调
• I/O callbacks 阶段：执行一些系统操作的回调(比如网络通信的错误回调)；
• idle, prepare 阶段：仅node内部使用,可忽略
• poll 阶段：获取新的I/O事件, 适当的条件下node将阻塞在这里
• check 阶段：执行 setImmediate() 的回调
• close callbacks 阶段：执行 socket 的 close 事件回调，如果一个socket或handle被突然关掉（比如socket.destroy()），close事件将在这个阶段被触发

事件循环中，每当进入某一个阶段，都会从该阶段对应的回调队列中取出函数去执行。当队列为空或者执行的回调函数数量到达系统设定的阈值，该阶段就会终止，然后检查NextTick队列和微任务队列，将其清空，之后进入下一个阶段。

这里面比较关键的是poll阶段：

• poll队列不为空的时候，事件循环会遍历队列并同步执行回调，直到队列清空或执行回调数达到系统上限。
• poll队列为空的时候，就会有两种情况：
  • 如果代码中存在setImmediate()回调，那么事件循环直接结束poll阶段进入check阶段来执行check队列里的回调；
  • 如果不存在setImmediate()回调，会等待回调被加入到队列中并立即执行回调，这里同样会有个超时时间设置防止一直等待下去，如果规定时间内有定时器函数进入队列，则返回到timer阶段，执行定时器回调，否则在poll阶段等待回调进入队列。

同样的举个大大的，看看以下代码会输出什么：

console.log('start')
setTimeout(() => {
  console.log('timer1')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise1')
  })
}, 0)
setTimeout(() => {
  console.log('timer2')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise2')
  })
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise3')
})
console.log('end')

利用node事件循环分析呗：

• 先执行同步任务，打印start,end
• 进入timer阶段前，清空NextTick和micro队列，所以打印promise3
• 进入timer阶段，打印timer1，并发现有一个微任务，立即执行微任务，打印promise1
• 仍然在timer阶段，执行下个宏任务，打印timer2,同样遇到微任务，立即执行，打印promise2

因此输出顺序是：start,end,promise3,timer1,promise1,timer2,promise2,如果能正确回答出来说明对node的循环机制有了大体的了解，实际node输出结果确实是这样：

那如下代码会输出什么呢？

process.nextTick(function(){
    console.log(7);
});

new Promise(function(resolve){
    console.log(3);
    resolve();
    console.log(4);
}).then(function(){
    console.log(5);
});

process.nextTick(function(){
    console.log(8);
});

继续分析：

• process.nextTick会将任务推进至nextTick队列，promise.then会把任务推至micro队列，上面提到过每次一个宏任务执行完，执行下一个宏任务之前需要清空nextTick队列和micro队列，同样的一个阶段执行完，进入下一个阶段之前也需要nextTick队列和micro队列，并且nextTick队列优先级高于micro队列
• 先执行同步代码，打印3，4
• 执行nextTick队列，打印7，8
• 再执行micro队列，打印5

因此最终输出是：3，4，7，8，5，需要记住，process.nextTick 永远大于 promise.then的优先级

还有一个大家很容易混淆的点就是setTimout和setImmediate的执行时机，根据上面描述的node事件循环机制，setImmediate()应该在check阶段执行 与 而setTimeout在timer阶段执行，理论上setTimout比setImmediate先执行，看下面的代码：

setTimeout(() => console.log(1),0);
setImmediate(() => console.log(2));

执行结果是什么？1，2 还是 2，1，其实都有可能，看实际node运行的结果：

可以看到两次执行的结果不一样，为什么呢？原因在于即使setTimeout的第二个参数默认为0，但实际上，Node做不到0秒就执行其回调，最少也要4毫秒。那么进入事件循环后，如果没到4毫秒，那么timers阶段就会被跳过，从而进入check阶段执行setImmediate回调，此时输出结果是：2，1；

如果进入事件循环后，超过4毫秒(只是个大概，具体值并不确定)，setTimeout的回调会出现在timer阶段的队列里，回调将被执行，之后再进入poll阶段和check阶段，此时输出结果是：1，2

那如果两者在I/O周期内调用，谁先执行呢？看一下代码：

const fs = require('fs')

fs.readFile('./test.txt', 'utf8' , (err, data) => {
  if (err) {
    console.error(err)
    return
  }
  setTimeout(() => {
    console.log('timeout');
  }, 0);
  setImmediate(() => {
    console.log('immediate');
  });
})

实际上，node中输出的结果总是immediate先输出，timeout后输出。因为I/O回调是在poll阶段执行，当回调执行完毕之后队列为空，发现存在setImmediate的回调就会进入check阶段，执行完毕后，再进入timer阶段。

四、总结

本文结合代码示例，对node的事件循环机制做了比较详细描述。通过这篇文章，应该可以了解浏览器的事件循环机制是怎样的，node的循环机制是怎样的，以及nextTick和micro队列的优先级，setTimout和setImmediate执行时机等一些容易混淆的知识点。文章中不足和不对之处，欢迎在评论区交流讨论，一起探索，谢谢。

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