深入理解nodejs event loop机制

浏览器环境和nodejs环境的事件循环机制是不一样的，首先看一个demo:

在浏览器环境中运行结果如下：

在nodejs环境中运行结果如下：

上面例子说明浏览器和nodejs的时间循环是有区别的。

nodejs的事件处理

    nodejs采用V8作为js的解析引擎，而I/O处理方面使用自己设计的libuv，libuv是一个基于事件驱动的跨平台抽象层，封装了不同操作系统的一些底层特性，对外提供统一API，事件循环机制也是在它里面实现的，核心代码参考：

    根据Nodejs官方介绍，每次事件循环都包含了6个阶段，对应libuv源码中的实现，如下图：

     timers阶段：这个阶段执行timer（setTimeout、setInterval）的回调

    I/O callbacks阶段：执行一些系统调用错误，比如网络通信的错误回调

    idle，prepare阶段：仅供node内部使用

    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

重点看timers、poll、check这3个阶段，因为日常开发中的绝大部分异步都是在这3个阶段处理。

timers阶段

    timers是事件循环的第一个阶段，node会去检查有无过期的timer，如果有则把它的回调压入timer的任务队列中等待执行，事实上，node并不能保证timer在预设时间到了就会立即执行，因为node对timer的过期检查不一定靠谱，它会受到机器上其他运行程序的影响，或者那个时间点主线程不空闲。比如下面的代码，setTimeout()和setImmediate()的执行顺序是不确定的。

但是把它们放到一个I/O回调里面，一定是setImmediate()先执行，因为poll阶段后面就是check阶段。

poll阶段

    poll阶段主要有2个功能：

    处理poll队列的事件

    当有已超时的timer，执行它的回调函数

    event loop将同步执行poll队列里的回调，直到队列为空或执行的回调达到系统上限(上限具体多少未详)，接下来event loop会去检查有无预设的setImmediate()，分两种情况：

1. 若有预设的setImmediate()，event loop将结束poll阶段进入check阶段，并执行check阶段的任务队列。

2. 若没有预设的setImmediate()，event loop将阻塞在该阶段等待。

    如果没有setImmediate()将会导致event loop阻塞在poll阶段，这样之前设置的timer岂不是执行不了了？因此在poll阶段event loop会有一个检查机制，检查timer队列是否为空，如果timer队列非空，event loop就开始下一轮事件循环，即重新进入到timer阶段。

check阶段

    setImmediate()的回调会被加入到check队列中，从event loop的阶段图可以知道，check阶段的执行顺序会在poll阶段之后。

小结

1. event loop的每个阶段都有一个任务队列。

2. event loop到达某个阶段时，将执行该阶段的任务队列，直到队列清空或执行的回调达到系统上限后，才会转入下一个阶段。

3. 当所有阶段被顺序执行一次后，称event loop完成了一个tick。

通过下面的demo来直观感受：

输出结果如下：

nodejs与浏览器的event loop差异

    在浏览器环境下，microtask的任务队列是每个macrotask执行之后执行。

    而在nodejs中，microtask会在事件循环的各个阶段之间执行，也就是一个阶段执行完毕，就会去执行microtask队列的任务。

回顾文章最开始的demo，全局脚本（main()）执行，将2个timer依次放入timer队列，main()执行完毕，调用栈空闲，任务队列开始执行。

    首先进入timers阶段，执行timer1的回调函数，打印timer1，并将promise1.then回调放入microtask队列，同样的步骤执行timer2，打印timer2。至此timer阶段执行结束，event loop进入下一个阶段之前，执行microtask队列的所有任务，依次打印promise1、promise2。

    对比浏览器环境的处理过程：

process.nextTick() VS setImmediate()

In essence, the names should be swapped. process.nextTick() fires more immediately than setImmediate()

    上面是来自官网文档的一句话，从语义角度看，setImmediate()应该比process.nextTick()先执行才对，而事实相反，命名是历史原因很难再变。

    process.nextTick()会在各个事件阶段之间执行，一旦执行，要直到nextTick队列被清空，才会进入到下一个事件阶段，所有如果递归调用process.nextTick()，会导致出现I/O starving(饥饿)的问题，比如下面例子的readFile已经完成，但它的回调一直无法执行：

    process.nextTick()的运行结果：

    替换成setImmediate()，运行结果：

    这是因为嵌套调用setImmediate()回调，被排到了下一次event loop才执行，所有不会出现阻塞。

总结

1. nodejs的事件循环分为6个阶段

2. 浏览器和node环境下，microtask任务队列的执行时机不同

    nodejs中，microtask在事件循环的各个阶段之间执行

    浏览器中，microtask在事件循环的macrotask执行之后执行

3. 递归的调用process.nextTick()会导致I/O starving，官方推荐使用setImmediate()