Event Loop
本文以 Node.js 为例,讲解 Event Loop 在 Node.js 的实现,原文,JavaScript 中的实现大同小异。
什么是 Event Loop ?
单线程的 Node.js 能够实现无阻塞IO
的原因就是事件循环(Event Loop)。
现在大多数系统内核是多线程的,所以它们可以在后台执行多个操作,当这些操作完成时,内核就会通知 Node.js,而这些操作的回调函数被添加到事件轮询列表(poll queue),并且 Node.js 会在适当的时机执行回调函数。
概览 Event Loop
当 Node.js 开始执行时,便初始化 Event Loop,执行过程中会存在许多异步操作,如:REPL、定时器(timers)、调用异步 API(请求,事件监听),在主进程代码执行完后,便开始运行 Event Loop
。
下图描述了 Event Loop 中的各个阶段
┌───────────────────────┐
┌─>│ timers │ 这个阶段执行 `setTimeout()` 和 `setInterval()` 中的回调函数
│ └──────────┬────────────┘
│ ┌──────────┴────────────┐
│ │ I/O callbacks │ 这个阶段执行除了 `close` 回调函数以外的几乎所有的 I/0 回调函数
│ └──────────┬────────────┘
│ ┌──────────┴────────────┐
│ │ idle, prepare │ 这个阶段仅仅 Node.js 内部使用
│ └──────────┬────────────┘ ┌───────────────┐
│ ┌──────────┴────────────┐ │ incoming: │
│ │ poll │<─────┤ connections, │ 执行队列中的回调函数、检索新的回调函数
│ └──────────┬────────────┘ │ data, etc. │
│ ┌──────────┴────────────┐ └───────────────┘
│ │ check │ `setImmediate()` 将在这里被调用
│ └──────────┬────────────┘
│ ┌──────────┴────────────┐
└──┤ close callbacks │ `close` 回调函数被调用如:socket.on('close', ...)
└───────────────────────┘
详解 Event Loop 的各个阶段
timers
setTimeout() 和 setInterval() 都要指定一个运行时间,这个运行时间其实不是确切的运行时间,而是一个期望时间,Event Loop 会在 timers 阶段执行超过期望时间的定时器回调函数,但由于你不确定在其他阶段甚至主进程中的事件执行时间,所以定时器不一定会按时执行。
var asyncApi = function (callback) {
setTimeout(callback, 90)
}
const timeoutScheduled = Date.now();
setTimeout(() => {
const delay = Date.now() - timeoutScheduled;
console.log(`${delay}ms setTimeout 被执行`); // 140ms 之后被执行
}, 100);
asyncApi(() => {
const startCallback = Date.now();
while (Date.now() - startCallback < 50) {
// do nothing
}
})
I/O callbacks
这个阶段主要执行一些系统操作带来的回调函数,如 TCP 错误,如果 TCP 尝试链接时出现 ECONNREFUSED
错误 ,一些 *nix 会把这个错误报告给 Node.js。而这个错误报告会先进入队列中,然后在 I/O callbacks 阶段执行。
poll
poll 阶段有两个主要功能:
也会执行时间定时器到达期望时间的回调函数
执行事件循环列表(poll queue)里的函数
当 Event Loop 进入 poll 阶段并且没有其余的定时器,那么:
如果事件循环列表
不为空
,则迭代同步的执行队列中的函数。如果事件循环列表
为空
,则判断是否有setImmediate()
函数待执行。如果有结束poll
阶段,直接到
check
阶段。如果没有,则等待回调函数进入队列并立即执行。
check
在 poll 阶段结束之后,执行 setImmediate()
。
close
突然结束的事件的回调函数会在这里触发,如果 socket.destroy()
,那么 close
会被触发在这个阶段,也有可能通过 process.nextTick()
来触发。
setImmediate()、setTimeout()、process.nextTick()
这里要说明一下 process.nextTick()
是在下次事件循环之前运行,如果把 process.nextTick()
和 setImmediate()
写在一起,那么是 process.nextTick()
先执行。next
比 immediate
快,官方也说这个函数命名有问题,但是因为历史存留没办法解决。
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick');
});
setImmediate(() => {
console.log('setImmediate');
});
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout');
}, 0)
// 执行结果,nextTick, setTimeout, setImmediate
// 查看 Node.js 源码,setTimeout(fun, 0) 会转化成 setTimeout(fun, 1),所以在这种简单的情况下,对于不同设备,setImmediate 有可能早于 setTimeout 执行。
总结
理解事件循环,会知道 JavaScript 如何无阻塞运行的,以及它简洁的开发思路和事件驱动风格。
作者:肖沐宸,github。
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