nodejs中事件和事件循環(huán)的示例分析

這篇文章主要介紹nodejs中事件和事件循環(huán)的示例分析，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

nodejs中的事件循環(huán)

雖然nodejs是單線程的，但是nodejs可以將操作委托給系統(tǒng)內(nèi)核，系統(tǒng)內(nèi)核在后臺處理這些任務，當任務完成之后，通知nodejs,從而觸發(fā)nodejs中的callback方法。

這些callback會被加入輪循隊列中，最終被執(zhí)行。

通過這樣的event loop設計，nodejs最終可以實現(xiàn)非阻塞的IO?！鞠嚓P(guān)推薦：《nodejs 教程》】

nodejs中的event loop被分成了一個個的phase，下圖列出了各個phase的執(zhí)行順序：

每個phase都會維護一個callback queue,這是一個FIFO的隊列。

當進入一個phase之后，首先會去執(zhí)行該phase的任務，然后去執(zhí)行屬于該phase的callback任務。

當這個callback隊列中的任務全部都被執(zhí)行完畢或達到了最大的callback執(zhí)行次數(shù)之后，就會進入下一個phase。

注意， windows和linux的具體實現(xiàn)有稍許不同，這里我們只關(guān)注最重要的幾個phase。

問題：phase的執(zhí)行過程中，為什么要限制最大的callback執(zhí)行次數(shù)呢？

回答：在極端情況下，某個phase可能會需要執(zhí)行大量的callback，如果執(zhí)行這些callback花費了太多的時間，那么將會阻塞nodejs的運行，所以我們設置callback執(zhí)行的次數(shù)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(zhí)行某個callback函數(shù)。

通常的timers函數(shù)有這樣兩種：setTimeout和setInterval。

一般來說這些callback函數(shù)會在到期之后盡可能的執(zhí)行，但是會受到其他callback執(zhí)行的影響。 我們來看一個例子：

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 completesomeAsyncOperation(() => {  const startCallback = Date.now();  // do something that will take 10ms...  while (Date.now() - startCallback < 10) {    // do nothing  }});

上面的例子中，我們調(diào)用了someAsyncOperation，這個函數(shù)首先回去執(zhí)行readFile方法，假設這個方法耗時95ms。接著執(zhí)行readFile的callback函數(shù)，這個callback會執(zhí)行10ms。最后才回去執(zhí)行setTimeout中的callback。

所以上面的例子中，雖然setTimeout指定要在100ms之后運行，但是實際上還要等待95 + 10 = 105 ms之后才會真正的執(zhí)行。

pending callbacks

這個phase將會執(zhí)行一些系統(tǒng)的callback操作，比如在做TCP連接的時候，TCP socket接收到了ECONNREFUSED信號，在某些liunx操作系統(tǒng)中將會上報這個錯誤，那么這個系統(tǒng)的callback將會放到pending callbacks中運行。

或者是需要在下一個event loop中執(zhí)行的I/O callback操作。

idle, prepare

idle, prepare是內(nèi)部使用的phase，這里就不過多介紹。

poll輪詢

poll將會檢測新的I/O事件，并執(zhí)行與I / O相關(guān)的回調(diào)，注意這里的回調(diào)指的是除了關(guān)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，并且計算block的時間，然后處理poll queue中的事件。

如果poll queue非空的話，event loop將會遍歷queue中的callback，然后一個一個的同步執(zhí)行，知道queue消費完畢，或者達到了callback數(shù)量的限制。

因為queue中的callback是一個一個同步執(zhí)行的，所以可能會出現(xiàn)阻塞的情況。

如果poll queue空了，如果代碼中調(diào)用了setImmediate，那么將會立馬跳到下一個check phase，然后執(zhí)行setImmediate中的callback。 如果沒有調(diào)用setImmediate，那么會繼續(xù)等待新來的callback被加入到queue中，并執(zhí)行。

check

主要來執(zhí)行setImmediate的callback。

setImmediate可以看做是一個運行在單獨phase中的獨特的timer，底層使用的libuv API來規(guī)劃callbacks。

一般來說，如果在poll phase中有callback是以setImmediate的方式調(diào)用的話，會在poll queue為空的情況下，立馬結(jié)束poll phase，進入check phase來執(zhí)行對應的callback方法。

close callbacks

最后一個phase是處理close事件中的callbacks。 比如一個socket突然被關(guān)閉，那么將會觸發(fā)一個close事件，并調(diào)用相關(guān)的callback。

setTimeout 和 setImmediate的區(qū)別

setTimeout和setImmediate有什么不同呢？

從上圖的phase階段可以看出，setTimeout中的callback是在timer phase中執(zhí)行的，而setImmediate是在check階段執(zhí)行的。

從語義上講，setTimeout指的是，在給定的時間之后運行某個callback。而setImmediate是在執(zhí)行完當前l(fā)oop中的 I/O操作之后，立馬執(zhí)行。

那么這兩個方法的執(zhí)行順序上有什么區(qū)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塊中運行：

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

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

這樣運行兩個方法的執(zhí)行順序是不確定，因為可能受到其他執(zhí)行程序的影響。

第二個例子是在I/O模塊中運行這兩個方法：

const fs = require('fs');

fs.readFile(__filename, () => {
  setTimeout(() => {
    console.log('timeout');
  }, 0);
  setImmediate(() => {
    console.log('immediate');
  });
});

你會發(fā)現(xiàn)，在I/O模塊中，setImmediate一定會在setTimeout之前執(zhí)行。

兩者的共同點

setTimeout和setImmediate兩者都有一個返回值，我們可以通過這個返回值，來對timer進行clear操作：

const timeoutObj = setTimeout(() => {
  console.log('timeout beyond time');
}, 1500);

const immediateObj = setImmediate(() => {
  console.log('immediately executing immediate');
});

const intervalObj = setInterval(() => {
  console.log('interviewing the interval');
}, 500);

clearTimeout(timeoutObj);
clearImmediate(immediateObj);
clearInterval(intervalObj);

clear操作也可以clear intervalObj。

unref 和 ref

setTimeout和setInterval返回的對象都是Timeout對象。

如果這個timeout對象是最后要執(zhí)行的timeout對象，那么可以使用unref方法來取消其執(zhí)行，取消執(zhí)行完畢，可以使用ref來恢復它的執(zhí)行。

const timerObj = setTimeout(() => {
  console.log('will i run?');
});

timerObj.unref();

setImmediate(() => {
  timerObj.ref();
});

注意，如果有多個timeout對象，只有最后一個timeout對象的unref方法才會生效。

process.nextTick

process.nextTick也是一種異步API，但是它和timer是不同的。

如果我們在一個phase中調(diào)用process.nextTick，那么nextTick中的callback會在這個phase完成，進入event loop的下一個phase之前完成。

這樣做就會有一個問題，如果我們在process.nextTick中進行遞歸調(diào)用的話，這個phase將會被阻塞，影響event loop的正常執(zhí)行。

那么，為什么我們還會有process.nextTick呢？

考慮下面的一個例子：

let bar;

function someAsyncApiCall(callback) { callback(); }

someAsyncApiCall(() => {
  console.log('bar', bar); // undefined
});

bar = 1;

上面的例子中，我們定義了一個someAsyncApiCall方法，里面執(zhí)行了傳入的callback函數(shù)。

這個callback函數(shù)想要輸出bar的值，但是bar的值是在someAsyncApiCall方法之后被賦值的。

這個例子最終會導致輸出的bar值是undefined。

我們的本意是想讓用戶程序執(zhí)行完畢之后，再調(diào)用callback，那么我們可以使用process.nextTick來對上面的例子進行改寫：

let bar;

function someAsyncApiCall(callback) {
  process.nextTick(callback);
}

someAsyncApiCall(() => {
  console.log('bar', bar); // 1
});

bar = 1;

我們再看一個實際中使用的例子：

const server = net.createServer(() => {}).listen(8080);

server.on('listening', () => {});

上面的例子是最簡單的nodejs創(chuàng)建web服務。

上面的例子有什么問題呢？listen(8000) 方法將會立馬綁定8000端口。但是這個時候，server的listening事件綁定代碼還沒有執(zhí)行。

這里實際上就用到了process.nextTick技術(shù)，從而不管我們在什么地方綁定listening事件，都可以監(jiān)聽到listen事件。

process.nextTick 和 setImmediate 的區(qū)別

process.nextTick 是立馬在當前phase執(zhí)行callback，而setImmediate是在check階段執(zhí)行callback。

所以process.nextTick要比setImmediate的執(zhí)行順序優(yōu)先。

實際上，process.nextTick和setImmediate的語義應該進行互換。因為process.nextTick表示的才是immediate,而setImmediate表示的是next tick。

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