EventEmitter 源码分析与简易实现

Shen

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EventEmitter 简介

EventEmitter 是 NodeJS 的核心模块 events 中的类,用于对 NodeJS 中的事件进行统一管理,用 events 特定的 API 对事件进行添加、触发和移除等等,核心方法的模式类似于发布订阅。


实现 EventEmitter

1、EventEmitter 构造函数的实现

// 文件:events.js
function EventEmitter() {
    this._events = Object.create(null);
}

/*
* 其他方法
*/

// 导出自定义模块
module.export = EventEmitter;

在构造函数 EventEmitter 上有一个属性 _events,类型为对象,用于存储和统一管理所有类型的事件,在创建构造函数的时候导出了 EventEmitter,后面实现其他方法的代码将放在构造函数与导出中间。

2、事件最大监听个数

在 EventEmitter 中监听的每一类事件都有最大监听个数,超过了这个数值,事件虽然可以正常执行,但是会发出警告信息,其目的是为了防止内存泄露。

// 默认事件最大监听个数
EventEmitter.defaultMaxListeners = 10;

这个同类型事件最大个数默认是 10,EventEmitter 当然也有方法设置和获取这个值,下面是设置和获取同类型事件最大监听个数的方法实现。

// 操作最大事件监听个数
// 设置同类型事件监听最大个数
EventEmitter.prototype.setMaxListeners = function (count) {
    this._count = count;
}

// 获取同类型事件监听最大个数
EventEmitter.prototype.getMaxListeners = function () {
    return this._count || EventEmitter.defaultMaxListeners;
}

在设置这个值的时候其实就是给 EventEmitter 实例添加了一个 _count 的属性用来存储设置的新值来作为这个类型事件的最大监听个数,在获取的时候就是获取 _count,如果没有设置过就获取默认值。

3、添加事件监听

在给 EventEmitter 的实例添加事件监听时,在 _event 对象中会以事件的类型作为属性名,值为一个数组,每次添加这个类型事件的时候,会将要执行的函数存入这个数组中进行统一管理。

添加事件监听的方法有 ononceaddListenerprependListenerprependOnceListener

  • on 等同于 addListener 将函数正常添加到 _event 对应事件类型的数组中;
  • once 将函数添加到 _event 对应事件类型的数组中,但是只能执行一次;
  • prependListener 将函数添加到 _event 对应事件类型的数组中的前面;
  • prependOnceListener 将函数添加到 _event 对应事件类型的数组中的前面,但只能执行一次。

在 EventEmitter 中正常添加事件有四点需要注意:
1、如果其他的类使用 util 模块的 inherits 方法继承 EventEmitter 时是无法继承实例属性的,在调用操作 _events 的方法中因为无法获取到 _events 导致报错,为了兼容这种继承的情况,在获取不到 _events 时应添加一个 _events 到继承 EventEmitter 的类的实例上;
2、如果添加事件的类型为 newListener,传入要执行的函数会有一个参数 type ,是事件的类型,之后再添加事件的时候,就会执行 newListener 的函数,对添加的事件的事件类型进行处理;
3、on 方法表面上有两个参数,实际上有第三个参数,为布尔值,代表是否从 _events 对应事件类型的数组前面追加函数成员;
4、在添加事件的时候需要判断是否超出这个类型事件的最大监听个数,如果超出要打印警告信息。

on 方法和 addListener 方法的实现:

// on 和 addListener 方法
// 添加事件监听
EventEmitter.prototype.on = EventEmitter.prototype.addListener = function (type, callback, flag) {
    // 兼容继承不存在 _events 的情况
    if (!this._events) this._events = Object.create(null);

    // 如果 type 不是 newListener 就去执行 newListener 的回调
    if (type !== "newListener") {
        // 如果没添加过 newListener 事件就忽略此处的逻辑
        if (this._events["newListener"] && this._events["newListener"].length) {
            this._events["newListener"].forEach(fn => fn(type));
        }
    }

    // 如果不是第一次添加 callback 存入数组中
    if (this._events[type]) {
        // 是否从数组前面添加 callback
        if (flag) {
            this._events[type].unshift(callback);
        } else {
            this._events[type].push(callback);
        }
    } else {
        // 第一次添加,在 _events 中创建数组并添加 callback 到数组中
        this._events[type] = [callback];
    }

    // 获取事件最大监听个数
    let maxListeners = this.getMaxListeners();

    // 判断 type 类型的事件是否超出最大监听个数,超出打印警告信息
    if (this._events[type].length - 1 === maxListeners) {
        console.error(`MaxListenersExceededWarning: ${maxListeners + 1} ${type} listeners added`);
    }
}

通过上面代码可以看出 on 方法的第三个参数其实是服务于 prependListener 方法的,其他添加事件的方法都是基于 on 来实现的,只是在调用 on 的外层做了不同的处理,而我们平时调这些添加事件监听的方法时都只传入 typecallback

prependListener 方法的实现:

// prependListener 方法
// 添加事件监听,从数组的前面追加
EventEmitter.prototype.prependListener = function (type, callback) {
    // 第三个参数为 true 表示从 _events 对应事件类型的数组前面添加 callback
    this.on(type, callback, true);
}

once 方法的实现:

// once 方法
// 添加事件监听,只能执行一次
EventEmitter.prototype.once = function (type, callback, flag) {
    let wrap => (...args) {
        callback(...args);

        // 执行 callback 后立即从数组中移除 callback
        this.removeListener(type, wrap);
    }

    // 存储 callback,确保单独使用 removeListener 删除传入的 callback 时可以被删除掉
    wrap.realCallback = callback;

    // 调用 on 添加事件监听
    this.on(type, wrap, flag);
}

想让事件只执行一次,需要在执行 callback 之后就立即在数组中移除这个函数,由于是同步执行,直接操作 callback 是很难实现的,添加事件其实就是添加 callback_events 对应类型的数组中,我们在使用 once 的时候将 callback 包一层函数名为 wrap,将这个外层函数存入数组,wrap 的内部逻辑就是真正 callback 的调用和移除 wrap,这里涉及到事件监听的移除方法 removeListener 在后面来详细说明。

once 的第三个参数是为了 prependOnceListener 服务的,prependOnceListenerprependListener 实现方式类似,不同的是 prependOnceListener 是基于 once 实现的。

prependOnceListener 方法的实现:

// prependOnceListener 方法
// 添加事件监听,从数组的前面追加,只执行一次
EventEmitter.prototype.prependOnceListener = function (type, callback) {
    // 第三个参数为 true 表示从 _events 对应事件类型的数组前面添加 callback
    this.once(type, callback, true);
}

4、移除事件监听

移除事件监听有两个方法,分别是 removeListenerremoveAllListeners,前者的作用是移除某个类型数组中的某个回调函数,后者的作用是移除某个类型数组的所有成员,如果类型参数为空,则清空整个 _events

removeListener 方法的实现:

// removeListener 方法
// 移除事件执行程序
EventEmitter.prototype.removeListener = function (type, callback) {
    if(this._events[type]) {
        // 过滤掉当前传入的要移除的 callback
        this._events[type] = this._events[type].filter(fn => {
            return fn !== callback && fn !== callback.realCallback;
        });
    }
}

由于 once 中在真正的 callback 包了一层 wrap, 只有在触发事件时才能执行 wrap 并执行 removeListener 删掉函数,如果在事件触发之前使用 removeListener 删除,传入的是真正的回调 callback,无法删除,所以在 once 方法中对真正的 callback 进行了存储,在 removeListener 中调用 filter 时的返回条件的逻辑中做了处理。

removeAllListeners 方法的实现:

// removeAllListeners 方法
// 移除全部事件执行程序
EventEmitter.prototype.removeAllListeners = function (type) {
    // 存在 type 清空 _events 对应的数组,否则直接清空 _events
    if (type) {
        this._events[type] = [];
    } else {
        this._events = Object.create(null);
    }
}

5、触发事件监听

执行事件就比较简单了,取出 _events 中对应类型的数组进行循环,执行内部的每一个函数,第一个参数为 type,后面参数会作为数组中函数执行传入的参数。

// emit 方法
// 触发事件
EventEmitter.prototype.emit = function (type, ...args) {
    if (this._events[type]) {
        // 循环执行函数,并将 this 指回 EventEmitter 实例
        this._events[type].forEach(fn => fn.call(this, ...args));
    }
}

6、获取事件类型名称集合

// eventNames 方法
// 获取监听的所有事件类型
EventEmitter.prototype.eventNames = function () {
    return Object.keys(this._events);
}

7、按事件类型获取执行程序的集合

// listeners 方法
// 获取事件类型对应的数组
EventEmitter.prototype.listeners = function (type) {
    return this._events[type];
}


EventEmitter 的基本使用

EventEmitter 的核心逻辑已经实现,由于上面大多数方法需要组合使用,所以在没有一一验证,下面让我们通过一些案例来了解 EventEmitter 的用法。

我们在这里引入自己自定义的 events 模块,并使用 util 模块的 inherits 继承 EventEmitter,下面是前置代码,后面将不在重复。

// 文件:events-demo.js
// 引入依赖
const EventEmitter = require("./events");
const util = require("util");

function Girl() {}

// 使 Girl 继承 EventEmitter
util.inherits(Girl, EventEmitter);

// 创建 Girl 的实例
let girl = new Girl();

案例 1:设置和获取同类型事件的最大监听个数

// 文件:events-demo.js
// 获取事件最大监听个数
console.log(girl.getMaxListeners()); // 10

// 设置事件最大监听个数
girl.setMaxListeners(2);
console.log(girl.getMaxListeners()); // 2

案例 2:使用 on 添加事件并执行

// 文件:events-demo.js
girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.on("失恋", () => console.log("喝酒"));

girl.emit("失恋");

// 哭了
// 喝酒

案例 3:使用 prependListener 添加事件并执行

// 文件:events-demo.js
girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.prependListener("失恋", () => console.log("喝酒"));

girl.emit("失恋");

// 喝酒
// 哭了

案例 4:添加 newListener 类型的事件

// 文件:events-demo.js
girl.on("newListener", (type) => console.log(type));

girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.on("和好", () => console.log("开心"));

// 失恋
// 和好

案例 5:添加同类型事件超出最大个数并执行事件

// 文件:events-demo.js
// 设置事件最大监听个数
girl.setMaxListeners(2);

girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.on("失恋", () => console.log("喝酒"));
girl.on("失恋", () => console.log("吸烟"));

girl.emit("失恋");

// MaxListenersExceededWarning: 3 失恋 listeners added
// 哭了
// 喝酒
// 吸烟

案例 6:对比 on 和 once

// 文件:events-demo.js
girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.once("失恋", () => console.log("喝酒"));

girl.emit("失恋");
girl.emit("失恋");

// 哭了
// 喝酒
// 哭了

案例 7:移除 on 和 once 添加的事件监听

// 文件:events-demo.js
let cry = () => console.log("哭了");
let drink = () => console.log("喝酒");

girl.on("失恋", cry);
girl.once("失恋", drink);
girl.on("失恋", () => console.log("吸烟"));

girl.removeListener("失恋", cry);
girl.removeListener("失恋", drink);

// 吸烟

案例 8:使用 prependOnceListener 添加事件监听

// 文件:events-demo.js
girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.prependOnceListener("失恋", () => console.log("喝酒"));

girl.emit("失恋");
girl.emit("失恋");

// 喝酒
// 哭了
// 哭了

案例 9:获取某个事件类型执行程序的集合

// 文件:events-demo.js
let cry = () => console.log("哭了");
let drink = () => console.log("喝酒");

girl.on("失恋", cry);
girl.once("失恋", drink);
girl.once("失恋", () => console.log("吸烟"));

console.log(girl.listeners("失恋"));

// [ [Function: cry], [Function: drink], [Function] ]

案例 10:获取所有事件类型名称

// 文件:events-demo.js
girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.on("和好", () => console.log("开心"));

console.log(girl.eventNames());

// [ '失恋', '和好' ]

案例 11:使用 removeAllListeners 按类型移除事件监听

// 文件:events-demo.js
girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.on("失恋", () => console.log("喝酒"));
girl.on("和好", () => console.log("开心"));

// 移除 “失恋” 类型事件监听
girl.removeAllListeners("失恋");

console.log(girl.listeners("失恋"));

// []

案例 12:使用 removeAllListeners 移除全部事件监听

// 文件:events-demo.js
girl.on("失恋", () => console.log("哭了"));
girl.on("失恋", () => console.log("喝酒"));
girl.on("和好", () => console.log("开心"));

// 移除全部事件监听
girl.removeAllListeners();

console.log(girl._events);

// {}


EventEmitter 总结

events 模块在 NodeJS 中的使用率非常高,很多其他模块的事件执行机制都是通过继承该模块的 EventEmitter 类来实现的,比如 ReadStream(可读流)、WriteStream(可写流)、net(tcp)和 http 等等,我们也可以通过上面案例的方式创建自己的类去继承 EventEmitter 来实现事件的管理。


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PandaShen
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