Node—关于Event Loop的学习笔记

一、什么是Event Loop

Event Loop指的是计算机系统的一种运行机制，在JavaScript中就是采用Event Loop这种机制来解决单线程带来的问题。

1.1. 关于JavaScript为什么要设计成单线程？

这主要和js的用途有关，js是作为浏览器的脚本语言，主要是实现用户与浏览器的交互，以及操作dom；这决定了它只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。

举个例子：如果js被设计了多线程，假如有一个线程要修改一个dom元素，另一个线程要删除这个dom元素，此时浏览器就会一脸茫然，不知所措。所以，为了避免复杂性，从一诞生，JavaScript就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征，将来也不会改变。

要理解Event Loop，首先要理解程序运行的模式，运行以后的程序叫做进程，一般情况下一个进程一次只能执行一个任务，如果有多个任务需要执行，有三种解决办法：

（1）排队。 因为一个进程一次只能执行一个任务，只好等前面的任务执行完了，再执行后面的任务。

（2）新建进程。 使用fork命令，为每个任务新建一个进程。

（3）新建线程。 因为进程太耗费资源，所以如今的程序往往允许一个进程包含多个线程，由线程去完成任务。

1.2. 进程和线程的概念

简单点说，进程是车间，线程是打工仔，车间可以容纳多个打工仔，打工仔们共用车间内的资源，一个打工仔一次只能做一件事情。

详情不再展开，关于进程和线程的概念这里推荐阮一峰老师的文章，图文并茂，解释的非常生动有趣：
https://www.ruanyifeng.com/bl...

1.3. 同步和异步 && 阻塞和非阻塞

JavaScript是单线程语言，要执行多个任务只能排队，如果前面的同步任务耗时过长，势必会阻塞后面任务的执行。因此JavaScript需要一种异步机制来让处理这些耗时的任务，并且在处理完成后进行通知，Event Loop就设计出来了。

在浏览器端JavaScript主要是利用了浏览器内核多线程实现异步的，浏览器是一个多进程的架构，以开源的Chromium为例，它有五个进程，我们需要关心的是渲染进程，渲染进程属于浏览器核心进程。

以下面这段代码为例，先输出something，1s后再输出timeout，因为定时器是在浏览器的定时触发器线程执行的，console.log在js主线程执行，主线程代码执行完成后空闲了才会去读队列中已完成的任务

setTimeout(() => {
    console.log('timeout')
}, 1000)

console.log('something')

关于浏览器多进程架构参考文章：
https://juejin.cn/post/684490...

在Node端同样也是借助多进程架构来实现异步的，很多人说node.js是单线程的，这个说法比较片面，node.js单线程的原因是因为它接收的任务是单线程的（参考后面的node.js整体运行机制），但是Node本身是一个多进程架构。

关于Node多进程架构参考文章：
https://juejin.cn/post/699960...

以下这些概念不用记，忘记了过来查一下即可，但了解这些概念有助于帮助我们理解Event Loop的运行机制。

1、什么是阻塞和非阻塞？

阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据时，根据IO操作的就绪状态而采取的不同方式，简单来说是一种读取或写入操作函数的实现方式，阻塞方式下读取或写入函数将一直等待。非阻塞方式下，读取和写入函数会立即返回一个状态值。

2、什么是异步和同步？

同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，同步是指用户进程触发IO操作并等待或轮询的查看IO操作是否就绪，异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情，当IO操作完成时会得到通知，换句话说异步的特点就是通知。

3、什么是I/O模型？

一般而言，IO模型可以分为四种：同步阻塞、同步非阻塞、异步阻塞、异步非阻塞

同步阻塞IO是指用户进程在发起一个IO操作后必须等待IO操作完成，只有当真正完成了IO操作后用户进程才能运行。
同步非阻塞IO是指用户进程发起一个IO操作后立即返回，程序也就可以做其他事情。但是用户进程需要不时的询问IO操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入不必要的CPU资源浪费。
异步阻塞IO是指应用发起一个IO操作后不必等待内核IO操作的完成，内核完成IO操作后会通知应用程序。这其实是同步和异步最关键的区别，同步必须等待或主动询问IO操作是否完成，那么为什么说是阻塞呢？因为此时是通过select系统调用来完成的，而select函数本身的实现方式是阻塞的，采用select函数的好处在于可以同时监听多个文件句柄，从而提高系统的并发性。
异步非阻塞IO是指用户进程只需要发起一个IO操作后立即返回，等IO操作真正完成后，应用系统会得到IO操作完成的通知，此时用户进程只需要对数据进行处理即可，不需要进行实际的IO读写操作，因为真正的IO读写操作已经由内核完成。

再看一张图加深一下理解：

更详细的概念请参考如下文章进行学习：

https://www.jianshu.com/p/458...

1.4. 为什么要设计Event Loop？

这个问题反映到我们生活中也是一样的道理，你一天要干很多事情，有一些事情又很耗时但是它又没那么重要，你会不会想办法来提高自己的效率好让自己解放出来呢？这样你才能合理利用一天的时间去做更重要的事情。于是人们发明了各种工具，洗衣机、电饭煲等等。你不用关心它是怎么做的，什么时候做完，洗好衣服你去晒，做好饭你去吃，你只需要把任务交给它，处理好了它就会通知你，你什么时候有空了再去处理结果就可以了。

这个例子中，你是一个人，不能同时做很多事情，反映到代码中你是单线程，你把耗时的任务交给这些工具，工具完成后会通知你结果，你就解放出来了可以先去做更重要的事情，这就是Event Loop的作用。

结合以上的知识点，我想你对为什么要设计Event Loop已经有了自己的理解。

阮一峰老师的这篇文章也很好的解释了这个问题：

http://www.ruanyifeng.com/blo...

二、node的Event Loop

请注意，本节所学习的node版本为v10，在v10版本之后Event Loop的行为已经与浏览器保持一致。

2.1. Event Loop设计理念

以下引用摘自node中文网

事件循环是 Node.js 处理非阻塞 I/O 操作的机制——尽管 JavaScript 是单线程处理的——当有可能的时候，它们会把操作转移到系统内核中去。
既然目前大多数内核都是多线程的，它们可在后台处理多种操作。当其中的一个操作完成的时候，内核通知 Node.js 将适合的回调函数添加到轮询（poll）队列中等待时机执行。

链接：https://nodejs.org/zh-cn/docs...

简单来说Event Loop就是一种处理非阻塞I/O操作的机制，借助内核多线程的特点，在后台处理各种各样的操作，处理完成后内核会通知Node.js来进行处理。

就像你去餐厅点餐一样，你不用关心你点的这份餐怎么做出来的，餐做好了就会在大厅叫号牌上显示对应的号码，然后提醒你取餐，你不需要站在那等待出餐这个漫长的过程。

在高性能的I/O设计中，有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式，其中Reactor模式用于同步I/O，Proactor用于异步I/O操作。

node采用了Reactor设计模式。那么什么是Reactor模式？

Reactor模式是处理并发I/O常见的一种模式，用于同步I/O，其中心思想是将所有要处理的I/O事件注册到一个中心I/O多路复用器上，同时主线程阻塞在多路复用器上，一旦有I/O事件到来或是准备就绪，多路复用器将返回并将相应I/O事件分发到对应的处理器中。

Reactor是一种事件驱动机制，和普通函数调用不同的是应用程序不是主动的调用某个API来完成处理，恰恰相反的是Reactor逆置了事件处理流程，应用程序需提供相应的接口并注册到Reactor上，如果有相应的事件发生，Reactor将主动调用应用程序注册的接口（回调函数）。

关于Reactor设计模式可学习如下文章：

https://www.jianshu.com/p/458...

2.2. libuv

我们都知道node能够运行在不同的平台上，由于在不同操作系统平台上支持所有类型的非阻塞I/O非常困难和复杂，就需要有一个抽象层来管理这些复杂的，跨平台的东西，这个抽象层就是——libuv。

Event Loop就是由libuv提供的。

以下引用自libuv官方文档

libuv 是一个跨平台的支持库，最初是为Node.js 编写的。它是围绕事件驱动的异步 I/O 模型设计的。

该库提供的不仅仅是针对不同I/O轮询机制的简单抽象，“handles”和“streams”为套接字和其他实体提供了更高级抽象；除此之外，还提供了跨平台文件I/O和线程功能。

对libuv感兴趣请参考链接进行学习：http://docs.libuv.org/en/v1.x...

2.3. node.js的整体运行机制

上图中，用户输入JavaScript代码，由V8引擎进行解析，V8调用Node API然后由libuv进行处理，libuv提供Event Loop来处理各类任务，处理完成后将结果返回给V8，V8再将结果返回给用户。

node.js使用了事件驱动模型，该模型包含一个Event Demultiplexer和一个 Event Queue，所有的I/O请求最终会生成一个completion/failure事件或其他触发器，事件会根据以下算法进行处理：

Event Demultiplexer 接收I/O请求并将这些请求委托给适当的硬件
一旦处理了I/O请求（例如，文件中的数据可供读取、套接字中的数据可供读取等），Event Demultiplexer 会把相应的回调函数添加到一个队列里面。这些回调称为事件，添加事件的队列称为Event Queue
处理Event Queue中的事件时，将按照事件添加的顺序依次执行，直到队列为空。
如果Event Queue中没有事件，或者Event Demultiplexer没有挂起的请求，程序将完成。否则，重复上面的步骤。

调度整个机制的程序称为事件循环（Event Loop）。

Event Demultiplexer

Event Demultiplexer 不是真实存在的一个部件，它仅仅是 Reactor Pattern 的一个抽象。在真实环境中，不同的操作系统都会实现自己的 Event demultiplexer 。如 linux上的 epoll、bsd 系统（macos）上的kqueue、solaris中的event ports、windows中的iocp等。node.js可以通过这些已实现的Event demultiplexer使用无阻塞、异步的I/O。

Event Queue

nodejs中有多个队列，其中不同类型的事件在它们自己的队列中排队。
在处理完一个阶段之后，在转到下一个阶段之前，事件循环将处理两个中间队列，直到中间队列中没有剩余的项为止。

2.4. 有多少种队列？中间队列是什么？

有4种类型的队列由本机libuv事件循环处理：

timers队列——已过期的timer回调（setTimeout、setInterval）
I/O事件队列——已完成的I/O事件（readFile等）
Immediates队列——setImmediate的回调
close事件队列——close事件的回调（socket关闭等）

还有2个中间队列：（虽然这两个队列不属于libuv，但它们是node.js的一部分）

nextTick队列——process.nextTick的回调
microtask队列——如promise

libuv引擎Event Loop处理这几种队列的循环图如下：

Event Loop启动后，首先处理timers队列，再到I/O事件队列，接着处理immediate队列，最后处理close事件队列，在处理完一个阶段即将要切换到下一个阶段之前，会先处理nextTick队列，清空nextTick队列之后再处理microtask队列，等到microtask队列清空后才会进入下一个阶段。

nextTick队列比microtask队列优先级更高，意味着如果有nextTick队列，会在处理microtask队列之前就把nextTick队列都清空。

参考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/...

2.5. Event Loop运行机制

node.js启动时会初始化事件循环（Event Loop）机制，每次循环都会包含如下6个阶段，每个阶段都有一个先进先出（FIFO）的用于执行回调的队列，通常事件循环运行到某个阶段时，node.js会先执行该阶段的操作，然后再去执行该阶段队列里的回调，直到队列里的内容耗尽，或者执行的回调数量达到最大（maximum number，最大值由当前机器性能决定）。每一个阶段完成后，事件循环就会检查这两个中间队列中是否有内容，如果有立马执行，直到这两个队列清空为止，等到它们清空，事件循环才会进入下一个阶段，如此往复循环，直到进程结束。

liubv引擎Event Loop的6个阶段：

timers 阶段：这个阶段执行timer（setTimeout、setInterval）的回调
I/O callbacks（pending callbacks）阶段：已完成的、报错且未被处理的I/O的回调都会在这里被执行
idle, prepare 阶段：仅node内部使用，只是表达空闲、预备状态（第二阶段结束，poll未触发之前）
poll 阶段：等待任意一个新的I/O完成，执行I/O相关回调，适当的条件下node将阻塞在这里
check 阶段：在轮询I/O之后执行一些事后工作，通常是执行 setImmediate() 的回调
close callbacks 阶段：执行一些关闭的回调函数，如执行 socket 的 close 事件回调

在node.js里，任何异步方法（除timer,close,setImmediate之外）完成时，都会将其callback加到poll queue里，并立即执行。

通过上面的知识可以总结出：一个阶段执行完毕进入下一个阶段之前，Event Loop会先清空microtask队列的任务（如果有nextTick队列，则先清空nextTick队列然后再清空microtask队列），等到microtask队列清空后再进入下一个阶段，如下图所示：

我们重点看timers、poll、check这3个阶段就好，因为日常开发中的绝大部分异步任务都是在这3个阶段处理的。

2.5.1. timers 阶段

timers是事件循环的第一个阶段，当我们使用setTimeout或者setInterval时，node会添加一个timer到timers堆，当事件循环进入到timers阶段时，node会检查timers堆中有无过期的timer，如果有，则依次执行过期timer的回调函数。

关于timers堆学习参考：https://blog.csdn.net/tinnfu/...

需要注意的是，node不能保证到了过期时间就立即执行回调函数，因为它在执行回调前必须先检查timer是否过期，检查的过程是需要消耗时间的，这个时间的长短取决于系统性能，性能越好执行速度越快，另外一点是，如果当前Event Loop中还有别的进程在执行，也会影响timer回调的执行。这与浏览器的Event Loop机制是类似的，浏览器环境中如果定时器在一个非常耗时的for循环之后运行，虽然时间已过期，仍然要等到for循环计算完成才会执行定时器的回调。

在到达过期时间之间的时间称为有效期，定时器能够保证的就是至少在给定的有效期内不会触发定时器回调。

以下引用自node中文网：

计时器指定可以执行所提供回调的阈值，而不是用户希望其执行的确切时间。在指定的一段时间间隔后，计时器回调将被尽可能早地运行。但是，操作系统调度或其它正在运行的回调可能会延迟它们。
注意：轮询（poll）阶段控制何时定时器执行。

也就是说：poll阶段控制timer什么时候执行，而执行的具体位置在timers阶段

示例：创建一个延时1s的setTimeout，记录执行回调花费的时间

// 获取纳秒级计时精度-node才有
// 参考文档：https://www.cnblogs.com/boychenney/p/12195632.html
const start = process.hrtime();

setTimeout(() => {
  const end = process.hrtime(start);
  console.log(`timeout callback executed after ${end[0]}s and ${end[1]/Math.pow(10,9)}ms`);
}, 1000);

多次运行程序，你会发现它每次打印的结果都不同，执行回调的间隔都大于1s

timeout callback executed after 1s and 0.0000775ms
timeout callback executed after 1s and 0.0023212ms
timeout callback executed after 1s and 0.000102ms
......

在node中，setTimeout和setImmediate在一起使用时也会发生不同的情况，例如：

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

setImmediate(function immediate () {
  console.log('immediate');
});

上面的代码第一眼看上去肯定总是先打印timeout，再打印immediate，因为setImmediate的回调在check队列中，按照步骤应该是先检查过期timer，然后再到check队列中执行setImmediate的回调才对。

实际结果并不是这样，如下所示，多次运行后会得到不同的输出结果

$ node timeout_vs_immediate.js
timeout
immediate

$ node timeout_vs_immediate.js
immediate
timeout

原因是setTimeout(fn, 0)无法保证timer回调在0秒后立即被调用，通过前面的学习我们知道当Event Loop启动时会先检查timer是否过期。如果它检查的过程耗时比较长，它可能不会立即看到过期的timer，然后就略过了timer阶段走走走走到了check阶段，看到check队列有一个事件，于是执行输出immediate，之后在下一个时间循环中执行setTimeout的回调。

但是，当二者在异步I/O callback内部调用时，总是先执行setImmediate，再执行setTimeout

var fs = require('fs')

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

// 多次执行结果相同

// immediate
// timeout

理解了Event Loop的各阶段顺序这个例子很好理解：

因为fs.readFile callback执行完后，程序设定了timer 和 setImmediate，因此poll阶段不会被阻塞进而进入check阶段先执行setImmediate，后进入timer阶段执行setTimeout。（后面会详细给出运行步骤）

二者非常相似，但是二者区别取决于他们什么时候被调用

setImmediate 设计在poll阶段完成时执行，即check阶段；
setTimeout 设计在poll阶段为空闲时，且设定时间到达后执行（在poll阶段阻塞时会检查有无过期timer，有则回到timers阶段执行timer的回调）；

其二者的调用顺序取决于当前Event Loop的上下文，如果他们在异步i／o callback之外调用，其执行先后顺序是不确定的，执行的顺序不确定，就是因为每一次loop，最开始和结束时都检查timer的缘故。

2.5.2. poll 阶段

poll 阶段主要有2个功能：

处理 poll 队列的事件
计算应该阻塞和轮询I/O的时间（当有新的I/O完成，I/O callback加入poll queue，然后执行I/O callback；当有已超时的 timer，进入timers阶段执行它的回调函数）

如果event loop进入了 poll阶段，且代码未设定timer，将会发生下面情况：

如果poll queue不为空，event loop将同步的执行queue里的callback,直至queue为空，或执行的callback到达系统上限;
如果poll queue为空，将会发生下面情况：
- 如果代码已经被setImmediate()设定了callback, event loop将结束poll阶段进入check阶段，并执行check阶段的queue (check阶段的queue是 setImmediate设定的)
- 如果代码没有设定setImmediate(callback)，event loop将阻塞在该阶段等待callbacks加入poll queue，然后立即执行;

如果event loop进入了 poll阶段，且代码设定了timer：

如果poll queue进入空状态时（即poll 阶段为空闲状态），event loop将检查timers，如果有1个或多个timers时间时间已经到达，event loop将按循环顺序进入 timers 阶段，并执行timer queue。

通过下图再来加深一下理解

Event Loop进入poll阶段，进入poll阶段后查看poll阶段队列中是不是空的或者callbacks数量到了上限
如果不是空的callbacks也没有到上限，就执行poll队列里面的callback，循环这个过程直到poll队列空了或者到了限制
这个时候看一下setImmedidate有没有设置callback，如果有就进入check阶段
如果没有设置就会有一个等待状态，会等待callback加入poll队列里面，此时如果有新的callback，就会再次进入poll队列去检查，然后循环上面的步骤
在等待callback加入poll队列空闲的时候，会去检查定时器有没有到时间，如果定时器到时间了又有对应的callback，它就会进入timers定时器阶段去执行timer queue中的callback
如果定时器没有到时间，就会继续等待

node官方提供的一个示例：假设您调度了一个在 100 毫秒后超时的定时器，然后您的脚本开始异步读取会耗费 95 毫秒的文件

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

代码中创建了一个someAsyncOperation异步读文件的方法，然后创建了一个常量timeoutScheduled取当前时间，然后有一个setTimeout，里面计算延时多少毫秒之后打印一句话，最后一段是调用someAsyncOperation这个异步方法，读完文件后执行callback，callback里面执行一个空的while循环，我们可以理解为睡眠10毫秒。

当事件循环进入轮询阶段时，它有一个空队列（此时 fs.readFile() 尚未完成），因此它将等待剩下的毫秒数，直到达到最快的一个计时器阈值为止。当它等待 95 毫秒过后时，fs.readFile() 完成读取文件，它的那个需要 10 毫秒才能完成的回调，将被添加到轮询队列中并执行。当回调完成时，队列中不再有回调，因此事件循环机制将查看最快到达阈值的计时器，然后将回到计时器阶段，以执行定时器的回调。在本示例中，您将看到调度计时器到它的回调被执行之间的总延迟将为 105 毫秒。

2.5.3. check 阶段

这个阶段允许在poll阶段结束后立即执行回调，如果poll阶段空闲并且有被setImmediate设置回调，那么事件循环直接跳到check阶段执行而不是阻塞在poll阶段等待回调被加入。

setImmediate实际上是一个特殊的timer，跑在事件循环中的一个独立的阶段。它使用libuv的API来设定在poll阶段结束后立即执行回调。setImmediate的回调会被加入check队列中，从event loop的阶段图可以知道，check阶段的执行顺序在poll阶段之后。

2.5.4. 小结

event loop 的每个阶段都有一个该阶段对应的队列和一个microtask队列
当 event loop 到达某个阶段时，将执行该阶段的任务队列（先执行阶段队列，再执行microtask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
当所有阶段被顺序执行一次后，称 event loop 完成了一个 tick

再来看一段代码示例：（假设要读取的文件需要100ms）

const fs = require('fs')

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


// 执行结果：

// readFile
// immediate
// timeout

以上代码执行顺序为：

程序启动时，Event Loop初始化：

进入timers阶段，检查有无过期timer，没有（如果有则执行timer queue中的callback），进入下一个阶段
进入I/O阶段，无异步I/O完成（可忽略）
进入idls阶段，啥也没有，进入下一个阶段（可忽略）
进入poll阶段（没有设置timer），现在poll queue是空的（此时fs.readFile尚未完成），因此它进入等待状态，直到有任务加入队列中，当它等到100ms时fs.readFile完成，将callback加入poll queue，并执行callback，callback执行打印readFile并设置了一个setTimeout和一个setImmediate，然后callback执行完成，poll queue清空。（如果没有设置setImmediate的情况下，当callback完成时，Event Loop将检查有没有到时间的timer，有的话会回到timers阶段来执行timer的回调）
- readFile回调执行打印readFile，然后设置了timer，将timer的回调放入timer queue，将setImmediate的回调放入check queue，根据规则，Event Loop进入poll阶段前如果未设置timer并且poll队列为空会有两种情况，其中一种是如果代码已经被setImmediate设置了callback，Event Loop将结束poll阶段进入check阶段，并执行check queue中的事件，很明显本例中使用setImmediate设置了callback
因此poll阶段不会被阻塞而是进入check阶段，执行setImmediate的回调函数，打印immediate，check queue清空，进入下一个阶段
进入close阶段，没有任务，一次Tick完成，进入下一次Tick
进入timers阶段，检查timer queue有没有过期的timer，有，执行readFile回调中设置的setTimeout回调，打印timeout，进入下一个阶段
······

三、浏览器端和node端Event Loop执行过程对比

通过以下代码来具体观察一下浏览器端和node端的执行过程：

setTimeout(()=>{
  console.log('timer1')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise1')
  })
}, 0)

setTimeout(()=>{
  console.log('timer2')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise2')
  })
}, 0)

3.1. 浏览器的Event Loop流程解析

浏览器端运行结果：timer1 => promise1 => timer2 => promise2

浏览器Event Loop执行动画示意：

浏览器端的执行过程是：

主程序main()入栈执行，遇到第一个timer，将timer的回调存入宏任务队列（macrotask），继续往下执行，遇到第二个timer，将回调存入宏任务队列，main()执行完成退栈
Event Loop开始检查宏任务队列，执行第一个timer的回调函数，打印timer1，并将promise.then()的回调存入微任务队列，timer1的回调执行完成退栈，然后执行微任务队列中的所有任务，打印promise1，再检查有没有宏任务，有，执行，打印timer2，并将promise.then()的回调函数存入微任务，timer2的回调函数执行完成退栈，检查微任务队列并执行，打印promise2

需要注意的是：浏览器Event Loop的宏任务是一个一个执行的，微任务是一队一队执行的，执行完每个宏任务之后都会检查微任务队列，直到将所有微任务都清空后才会继续下一个宏任务，每次将一队微任务执行完成后就会执行渲染操作更新界面。

以下是浏览器端Event Loop的执行流程图：

3.2. node端Event Loop的流程解析

node端运行结果：timer1 => timer2 => promise1 => promise2

node的Event Loop执行动画示意：

node端Event Loop执行过程分两种情况：

1、检查过期timer消耗的时间小于阈值：

主程序main()入栈执行，将2个timer放入timer队列
Event Loop初始化，进入timers阶段，检查有无过期timer，有，执行timer queue中的callback，打印timer1、timer2，并且分别将两个promise放入microtask queue，执行完成后timer queue清空，进入下一步，检查nextTick queue，没有，检查microtask queue，有，执行microtask queue，打印promise1、promise2，然后microtask queue清空，进入下一步
······

2、检查过期timer消耗的时间大于阈值

主程序main()开始执行，将2个timer放入timer queue
Event Loop初始化，进入timers阶段，检查有无过期timer，无，进入下一个阶段
进入I/O阶段和idle阶段（忽略）
进入poll阶段，检查poll queue，空，等待任务加入的过程中检查有无过期timer，有（假设此时timer过期，如果没过期poll阶段则会继续阻塞等待新任务，等待时会检查有无到期timer），进入timers阶段，执行timer queue中的callback，打印timer1、timer2，并且分别将两个promise放入microtask queue，执行完成后timer queue清空，进入下一步，检查nextTick queue，没有，检查microtask queue，有，执行microtask queue，打印promise1、promise2，然后microtask queue清空，进入下一个阶段
······

四、process.nextTick()

4.1. process.nextTick()介绍

官方是这么描述process.nextTick()的

链接：https://nodejs.org/zh-cn/docs...

process.nextTick的回调函数会被添加到nextTickQueue，nextTickQueue比其他microtaskQueue具有更高的优先级。尽管它们都在事件循环的两个阶段之间被处理。这意味着nextTickQueue在开始处理microtaskQueue之前就已经被清空。

nextTickQueue的优先级高于promises ，仅仅适用于 promises 是通过v8解析产生的。如果你用了q或者bluebird ，你会观察到完全不同的结果，因为他们先于 promises 执行，且具有不同的语义。

q和bluebird 在处理promise的方式上是不一样的。

关于libuv引擎Event Loop如何处理promise（包含原生Promise、Q promise和BlueBird Promise）和nextTick请参考如下文章：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/...

process.nextTick()不在event loop的任何阶段执行，而是在各个阶段切换的中间执行，即从一个阶段切换到下个阶段前执行。

示例：

var fs = require('fs');

fs.readFile(__filename, () => {
  setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout');
  }, 0);
  setImmediate(() => {
    console.log('setImmediate');
    process.nextTick(()=>{
      console.log('nextTick3');
    })
  });
  process.nextTick(()=>{
    console.log('nextTick1');
  })
  process.nextTick(()=>{
    console.log('nextTick2');
  })
});

// 运行结果
// nextTick1 
// nextTick2 
// setImmediate 
// nextTick3 
// setTimeout

以上代码执行顺序为：

从poll —> check阶段，先执行process.nextTick，打印nextTick1、nextTick2
然后进入check阶段，打印setImmediate
执行完setImmediate后，出check，进入close阶段前，执行process.nextTick，打印nextTick3，一次Tick完成，进入下一次Tick
进入timer执行setTimeout，打印setTimeout
······

4.2. process.nextTick() VS setImmediate()

来自官方文档有意思的一句话，从语义角度看，setImmediate() 应该比 process.nextTick() 先执行才对，而事实相反，命名是历史原因也很难再变。

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

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，所以如果递归调用 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：

const fs = require('fs')
const starttime = Date.now()
let endtime

fs.readFile('text.txt', () => {
  endtime = Date.now()
  console.log('finish reading time: ', endtime - starttime)
})

let index = 0

function handler () {
  if (index++ >= 1000) return
  console.log(`nextTick ${index}`)
  process.nextTick(handler)
  // console.log(`setImmediate ${index}`)
  // setImmediate(handler)
}

handler()

process.nextTick()的运行结果：

nextTick 1
nextTick 2
......
nextTick 999
nextTick 1000
finish reading time: 170

setImmediate()，运行结果：

setImmediate 1
setImmediate 2
finish reading time: 80
......
setImmediate 999
setImmediate 1000

这是因为嵌套调用的 setImmediate() 回调，被排到了下一次Event Loop才执行，所以不会出现阻塞。

process.nextTick()是node早期版本无setImmediate时的产物，node作者推荐我们尽量使用setImmediate。

4.3. 为什么要使用 process.nextTick()?

以下是来自官方的回答：

链接：https://nodejs.org/zh-cn/docs...

我的理解是：

process.nextTick()是一个强大的异步API，当我们需要控制代码顺序，保障同步和异步如期执行时，可以考虑使用它。

举个例子，比如我们在执行一个非常耗时的计算函数时，如果同步执行函数，因为单线程的缘故势必会阻塞后面代码的执行，所以我们可以将函数交给process.nextTick()，相当于放开计算函数的使用权，通过process.nextTick()方法将该函数的使用权交给计算机系统，就像在说：“我把使用权交给你，你有空了就帮我计算一下，计算完了通过callback告诉我”。

4.4. 小结

node.js 的事件循环分为6个阶段
浏览器和Node 环境下，microtask 任务队列的执行时机不同
- Node.js中，microtask 在事件循环的各个阶段之间执行
- 浏览器端，microtask 在事件循环的 macrotask 执行完之后执行
递归的调用process.nextTick()会导致I/O starving，官方推荐使用setImmediate()

五、参考

什么是 Event Loop？（前置知识，帮助我们了解Event Loop）

JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop（前置知识，通过JavaScript的运行机制帮助我们理解Event Loop）

[[译]官方图解：Chrome 快是有原因的，现代浏览器的多进程架构！](https://juejin.cn/post/684490...)

Node.js Event Loop 的理解 Timers，process.nextTick()
（评论区异常精彩，有源码解析，一定要看，一定要看，一定要看，重要的事说三遍！）

[[翻译]Node事件循环系列——1、事件循环总览](https://zhuanlan.zhihu.com/p/...)（全系列文章都非常值得学习）

深入理解js事件循环机制（Node.js篇）

深入理解js事件循环机制（浏览器篇）

nodejs 是代表 Reactor 还是 Proactor 设计模式？

Node.js 事件循环，定时器和 process.nextTick()

强大的异步专家process.nextTick()

本文由博客一文多发平台 OpenWrite 发布！

Node—关于Event Loop的学习笔记

一、什么是Event Loop

1.1. 关于JavaScript为什么要设计成单线程？

1.2. 进程和线程的概念

1.3. 同步和异步 && 阻塞和非阻塞

1.4. 为什么要设计Event Loop？

二、node的Event Loop

2.1. Event Loop设计理念

2.2. libuv

2.3. node.js的整体运行机制

2.4. 有多少种队列？中间队列是什么？

2.5. Event Loop运行机制

2.5.1. timers 阶段

2.5.2. poll 阶段

2.5.3. check 阶段

2.5.4. 小结

三、浏览器端和node端Event Loop执行过程对比

3.1. 浏览器的Event Loop流程解析

3.2. node端Event Loop的流程解析

四、process.nextTick()

4.1. process.nextTick()介绍

4.2. process.nextTick() VS setImmediate()

4.3. 为什么要使用 process.nextTick()?

4.4. 小结

五、参考

从清晨到日暮

引用和评论

Node—关于Event Loop的学习笔记

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