Node中的事件循环

Node中的事件循环

若是对前端浏览器的时间循环不太清楚，请看这篇文章。那么node中的事件循环是什么样子呢？其实官方文档有很清楚的解释，本文先从node执行一个单文件提及，再讲事件循环。

node的内部模块

任何高级语言的存在都有必定的执行环境，好比浏览器的代码是在浏览器引擎中，那么在node环境中也有必定的执行环境。咱们先来看一下官网的依赖包有哪些？

• V8
• libuv
• http-parser
• c-cares
• OpenSSL
• zlib

上面就是nodejs中依赖的模块。那么这些模块之间是如何工做的呢？模块之间的工做关系以下图所示：

主要过程以下：

• step1: 用户的代码经过v8引擎解释器，解析为两部分："当即执行"和"异步执行"。

当即执行：能够理解为，须要v8引擎去处理的代码；
异步执行：并非真正的异步，能够理解为，不须要v8引擎处理的和须要异步处理的。

• step2: “异步执行”的部分，经过v8引擎和底层之间创建的绑定关系，去执行对应的操做
• step3: 在“异步执行”部分，经过libuv内部的事件循环机制，无阻塞调用。libuv在执行的时候，主要经过handles和request实现对应的操做，handles和requests具有不一样的数据结构。官网解释，handles是长期存在的对象，request是短时间存在的对象，猜想来说，requests和handles有不一样的垃圾回收机制。

libuv的事件循环

一个线程有惟一的一个事件循环(event loop)。线程非安全。

这里须要理解两点：

• 线程

这可能和咱们理解的不太同样，Javascript代码是单线程的，可是libuv不是单线程的，他能够开启多个线程,libuv 提供了一个调度的线程池，线程池中的线程数目，默认是4个，最多1024个（为何？由于每个线程都会占用资源，而内存是有限的），关于线程池的能够看官方文档。

• 线程安全

对数据的操做无非就是读和写，线程安全，简单来讲，就是一个线程对这一份数据具备独占性，只有当该线程操做完成，其余线程才能够进行操做，固然线程安全的概念远不止这些，详细能够看维基百科，这里就简单理解一下就好了。

libuv中的事件循环

事件循环图，以下所示：

主要分为下面几步：

• step1: 线程启动时，初始化一个时间：now，为了计算后面的timer的回调函数何时执行
• step2: 判断事件循环是否存活，若是不存活，当即退出，不然进行下一步。判断是否存活的依据：索引是否存在。索引就是指否还有须要执行的事件，是否还有请求，关闭事件循环的请求等等。(用白话来说，就是看还有没有没处理的事情)
• step3: 执行全部的定时器（timers）在事件循环以前
• step4: 执行待执行（pending）的回调，通常的IO轮询都会在轮询后，当即执行，可是有的也会延迟（defer）执行，延迟执行的，就会在这个阶段执行
• step4: 执行空闲（idle）函数，每一个阶段都会执行的，通常状况下是执行一些必要的操做，程序内置的
• step5: 执行准备好的回调函数，具体内部使用的

• step6: IO轮询执行，直到超时，在阻塞执行以前，会计算超时时间，也就是中止轮询的时间：

  • 若是队列为空、或者是即将关闭，或者有将要关闭的handles，timeout为0
  • 若是没有上面的状况，超时时间就取最近的timer时间，不然就是无穷大

(用白话来理解，就是看有没有要关闭的，有的话，就直接往下走，没有的话，看看有哪一个事件比较急，到了点就去执行)

• step7: 执行IO
• step8: 检查接下来要执行哪些handle，保证正确执行
• step9: 是否存在关闭的回调，若是有就执行，关闭循环，不然继续循环

一般状况下来说，文件的I/O会调用线程池，可是网络请求的I/O老是用同一个线程。

Node中的事件循环

阻塞和非阻塞

node中全部的代码几乎都提供了同步(阻塞)和异步(非阻塞)的方式，你能够选择使用哪种方式，可是不要混合使用。

node中的事件循环，就是一个简版的libuv事件循环机制图

NodeJs中的定时器

NodeJs中的定时器主要有三种：

• setTimeout
• setInterval
• setImmediate

三个定时器都有对应的取消函数：

• clearTimeout
• clearInterval
• clearImmediate

setTimeout && setInterval

setTimeout和setInterval行为和在浏览器环境中的行为相似，可是setTimeout和setImmediate有一点不一样。在libuv中能够看到，判断循环是否结束的时候，是须要判断是否还有待执行的函数，若是只剩下一个setTimeout或者setInterval函数，那么整个循环还会继续存在，node提供了一个函数，可让循环暂时休眠。

• unref
• ref

unref是可让setTimeout暂时休眠，ref能够再次唤醒

setImmediate

setImmediate是指定在事件循环结束执行的。主要发生在poll阶段以后

若是poll队列没空，则一直执行，直到对列空位置

若是poll队列空了，有setImmediate事件，则会跳到check阶段

若是poll队列空了，没有setImmediate事件，就会查看哪个timer事件快要到期了，转到timers阶段

依据上面的解释，就有了setTimeout和setImmediate执行前后顺序的问题：

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

先说答案：

可能会有两种状况:
timeout
immediate
或者
immediate
timeout

为何？
主要是setTimeout在前或者后的问题，依赖于线程的执行速度。
主要是两个阶段：

• 一、v8引擎执行环境扫描代码，启动事件循环，当走到setTimeout的时候，会将timeout丢进libuv事件队列中

• 二、v8引擎继续执行，走到setImmediate

  • 此时，上面的libuv事件队列可能执行第一次，刚走到poll阶段，那么接下来就会打印immediate，
  • 也可能libuv事件队列，已经第二次循环，通过了poll阶段，而后判断timeout到时间了，去执行timeout了，这样就会先打印timeout而后再打印immediate

因此根本缘由是在于事件循环执行了一次仍是两次。

那咱们接下来看看事件循环的逻辑

nextTick

Node添加了这样一个API，这个并不在事件循环的机制内，可是和时间循环机制相关。先来看一下定义：

nextTick的定义是在事件循环的下一个阶段以前执行对应的回调。

虽然nextTick是这样定义的，可是它并非为了在事件循环的每一个阶段去执行的。
主要有下面两种应用场景：

• 做为下一个执行阶段的钩子，去清理不须要的资源，或者再次请求
• 等运行环境准备好以后，再去执行回调

案例一：

let bar;

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

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

bar = 1;

// 输出
undefined
1

输出undefine的状况是，由于执行函数的时候，bar并无被赋值，而process.nextTick则能保证整个执行环境都准备好了再去执行

案例二：

const server = net.createServer();
server.on('connection', (conn) => { });

server.listen(8080);
server.on('listening', () => { });

当v8引擎执行完代码后，listen的回调会直接命中poll阶段，那么server的connect事件就不会执行

案例三：

想要在构造函数中，去发送对应的事件，由于此时v8引擎尚未扫描到，而构造函数的代码会当即执行，就须要nextTick

const EventEmitter = require('events');
const util = require('util');

function MyEmitter() {
  EventEmitter.call(this);
  // 这样操做无效
  this.emit('event');
  // 应该这样
  // process.nextTick(() => {
    this.emit('event');
  });
}
util.inherits(MyEmitter, EventEmitter);

const myEmitter = new MyEmitter();
myEmitter.on('event', () => {
  console.log('an event occurred!');
});

总结

上面三个案例，重点在于v8引擎是单线程当即执行，而libuv则是异步执行，想要在异步循环以前执行一些操做就须要process.nextTick

参考文档

Node官网解释
libuv的设计
关于libuv的概念详细解释
libuv线程池实现
并发