炫意html5
最早CSS3和HTML5移动技术网站之一

nodejs事件循环

本文涵盖

  • 面试题的引入
  • 笔者对事件循环面试题执行顺序的一些疑问
  • 通过面试题对微任务、事件循环、定时器等对深入理解
  • 结论总计

# 面试题

面试题如下,大家可以先试着写一下输出结果,然后再看我下面的详细讲解,看看会不会有什么出入,如果把整个顺序弄清楚 node.js 的执行顺序应该就没问题了。

async function async1() {
console.log('async1 start')
await async2()
console.log('async1 end')
}
async function async2() {
console.log('async2')
}
console.log('script start')
setTimeout(function() {
console.log('setTimeout0')
}, 0)
setTimeout(function() {
console.log('setTimeout3')
}, 3)
setImmediate(() => console.log('setImmediate'))
process.nextTick(() => console.log('nextTick'))
async1()
new Promise(function(resolve) {
console.log('promise1')
resolve()
console.log('promise2')
}).then(function() {
console.log('promise3')
})
console.log('script end')

面试题正确的输出结果

script start
async1 start
async2
promise1
promise2
script end
nextTick
async1 end
promise3
setTimeout0
setImmediate
setTimeout3

# 提出问题

在理解 node.js 的异步的时候有一些不懂的地方,使用 node.js 的开发者一定都知道它是单线程的,异步不阻塞且高并发的一门语言,但是node.js 在实现异步的时候,两个异步任务开启了,是就是谁快就谁先完成这么简单,还是说异步任务最后也会有一个先后执行顺序?对于一个单线程的的异步语言它是怎么实现高并发的呢?

好接下来我们就带着这两个问题来真正的理解 node.js 中的异步(微任务与事件循环)。

Node 的异步语法比浏览器更复杂,因为它可以跟内核对话,不得不搞了一个专门的库 libuv 做这件事。这个库负责各种回调函数的执行时间,异步任务最后基于事件循环机制还是要回到主线程,一个个排队执行。

# 详细讲解

# 1.本轮循环与次轮循环

异步任务可以分成两种。

  1. 追加在本轮循环的异步任务
  2. 追加在次轮循环的异步任务

所谓”循环”,指的是事件循环(event loop)。这是 JavaScript 引擎处理异步任务的方式,后文会详细解释。这里只要理解,本轮循环一定早于次轮循环执行即可。

Node 规定,process.nextTick 和 Promise 的回调函数,追加在本轮循环,即同步任务一旦执行完成,就开始执行它们。而 setTimeout、setInterval、setImmediate 的回调函数,追加在次轮循环。

# 2.process.nextTick()

1)process.nextTick 不要因为有 next 就被好多小伙伴当作次轮循环

2)Node 执行完所有同步任务,接下来就会执行 process.nextTick 的任务队列。

3)开发过程中如果想让异步任务尽可能快地执行,可以使用 process.nextTick 来完成。

# 3.微任务(microtack)

根据语言规格,Promise 对象的回调函数,会进入异步任务里面的”微任务”(microtask)队列。

微任务队列追加在 process.nextTick 队列的后面,也属于本轮循环。

根据语言规格,Promise 对象的回调函数,会进入异步任务里面的”微任务”(microtask)队列。

微任务队列追加在 process.nextTick 队列的后面,也属于本轮循环。所以,下面的代码总是先输出 3,再输出 4。

process.nextTick(() => console.log(3))
Promise.resolve().then(() => console.log(4))

//输出结果 3,4

process.nextTick(() => console.log(1))
Promise.resolve().then(() => console.log(2))
process.nextTick(() => console.log(3))
Promise.resolve().then(() => console.log(4))

//输出结果 1,3,2,4

注意,只有前一个队列全部清空以后,才会执行下一个队列。两个队列的概念 nextTickQueue 和微队列 microTaskQueue,也就是说开启异步任务也分为几种,像 promise 对象这种,开启之后直接进入微队列中,微队列内的就是那个任务快就那个先执行完,但是针对于队列与队列之间不同的任务,还是会有先后顺序,这个先后顺序是由队列决定的。

# 4.事件循环的阶段(idle, prepare 忽略了这个阶段)

事件循环最阶段最详细的讲解(官网:https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/#setimmediate-vs-settimeout)

  1. timers 阶段

    次阶段包括 setTimeout()和 setInterval()

  2. IO callbacks

    大部分的回调事件,普通的 caollback

  3. poll 阶段

    网络连接,数据获取,读取文件等操作

  4. check 阶段

    setImmediate()在这里调用回调

  5. close 阶段
    一些关闭回调,例如 socket.on(‘close’, …)
  • 事件循环注意点

1)Node 开始执行脚本时,会先进行事件循环的初始化,但是这时事件循环还没有开始,会先 完成下面的事情。

同步任务
发出异步请求
规划定时器生效的时间
执行 process.nextTick()等等

最后,上面这些事情都干完了,事件循环就正式开始了。

2)事件循环同样运行在单线程环境下,高并发也是依靠事件循环,每产生一个事件,就会加入到该阶段对应的队列中,此时事件循环将该队列中的事件取出,准备执行之后的 callback。

3)假设事件循环现在进入了某个阶段,即使这期间有其他队列中的事件就绪,也会先将当前队列的全部回调方法执行完毕后,再进入到下一个阶段。

# 5.事件循环中的 setTimeOut 与 setImmediate

由于 setTimeout 在 timers 阶段执行,而 setImmediate 在 check 阶段执行。所以,setTimeout 会早于 setImmediate 完成。

setTimeout(() => console.log(1))
setImmediate(() => console.log(2))

上面代码应该先输出 1,再输出 2,但是实际执行的时候,结果却是不确定,有时还会先输出 2,再输出 1。

这是因为 setTimeout 的第二个参数默认为 0。但是实际上,Node 做不到 0 毫秒,最少也需要 1 毫秒,根据官方文档,第二个参数的取值范围在 1 毫秒到 2147483647 毫秒之间。也就是说,setTimeout(f, 0)等同于 setTimeout(f, 1)。

实际执行的时候,进入事件循环以后,有可能到了 1 毫秒,也可能还没到 1 毫秒,取决于系统当时的状况。如果没到 1 毫秒,那么 timers 阶段就会跳过,进入 check 阶段,先执行 setImmediate 的回调函数。

但是,下面的代码一定是先输出 2,再输出 1。

const fs = require('fs')
fs.readFile('test.js', () => {
setTimeout(() => console.log(1))
setImmediate(() => console.log(2))
})

上面代码会先进入 I/O callbacks 阶段,然后是 check 阶段,最后才是 timers 阶段。因此,setImmediate 才会早于 setTimeout 执行。

# 6.同步任务中 async 以及 promise 的一些误解

  • 问题 1:

在那道面试题中,在同步任务的过程中,不知道大家有没有疑问,为什么不是执行完 async2 输出后执行 async1 end 输出,而是接着执行 promise1?

解答:引用阮一峰老师书中一句话:“ async 函数返回一个 Promise 对象,当函数执行的时候,一旦遇到 await 就会先返回,等到触发的异步操作完成,再接着执行函数体内后面的语句。”
简单的说,先去执行后面的同步任务代码,执行完成后,也就是表达式中的 Promise 解析完成后继续执行 async 函数并返回解决结果。(其实还是本轮循环 promise 的问题,最后的 resolve 属于异步,位于本轮循环的末尾。)

  • 问题 2:

console.log(‘promise2’)为什么也是在 resolve 之前执行?

解答:注:此内容来源与阮一峰老师的 ES6 书籍,调用 resolve 或者 reject 并不会终结 promise 的参数函数的执行。因为立即 resolved 的 Promise 是本轮循环的末尾执行,同时总是晚于本轮循环的同步任务。正规的写法调用 resolve 或者 reject 以后,Promise 的使命就完成了,后继操作应该放在 then 方法后面。所以最好在它的前面加上 return 语句,这样就不会出现意外

new Promise((resolve,reject) => {
return resolve(1);
//后面的语句不会执行
console.log(2);
}
  • 问题 3:

promise3 和 script end 的执行顺序是否有疑问?

解答:因为立即 resolved 的 Promise 是本轮循环的末尾执行,同时总是晚于本轮循环的同步任务。 Promise 是一个立即执行函数,但是他的成功(或失败:reject)的回调函数 resolve 却是一个异步执行的回调。当执行到 resolve() 时,这个任务会被放入到回调队列中,等待调用栈有空闲时事件循环再来取走它。本轮循环中最后执行的。

# 整体结论

顺序的整体总结就是:
同步任务-> 本轮循环->次轮循环

# 附件:参考资料

node.js 官网:

  • 事件循环:https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/#setimmediate-vs-settimeout
  • Timers:https://nodejs.org/dist/latest-v10.x/docs/api/timers.html

觉得本文对你有帮助?请分享给更多人

炫意HTML5 » nodejs事件循环

CSS3教程HTML5教程