Die wichtigsten Warteschlangentypen in Node.js, die Sie kennen sollten

Einführung

Node.js wird weithin für seine nicht blockierende, asynchrone Architektur geschätzt, was es zur idealen Wahl für skalierbare und leistungsstarke Webanwendungen macht. Einer der Hauptgründe für diese Funktion ist das ereignisgesteuerte Modell und die effiziente Bearbeitung von Aufgaben über die Ereignisschleife. Um die Asynchronität von Node.js zu verstehen, muss man sich mit den Warteschlangen befassen, die dieses System antreiben. Interessanterweise verwendet Node.js sechs verschiedene Warteschlangen für die Aufgabenverwaltung, verglichen mit den beiden primären Warteschlangen in Browsern. Lassen Sie uns diese im Detail untersuchen.

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Die sechs Warteschlangen in Node.js

Node.js verfügt über einen ausgeklügelten Mechanismus zur Bearbeitung von Aufgaben mithilfe von sechs Warteschlangen:

1. Timer-Warteschlange

   • Zweck: Behandelt mit setTimeout und setInterval geplante Aufgaben.
   • Beispiel:

    setTimeout(() => {
      console.log('Timer task executed');
    }, 1000);
   

• Aufgaben in der Timer-Warteschlange werden nach der angegebenen Verzögerung ausgeführt, jedoch nicht bevor die aktuelle Phase der Ereignisschleife abgeschlossen ist.

1. I/O-Warteschlange (Callback-Warteschlange)

   • Zweck: Verarbeitet E/A-bezogene Aufgaben, wie das Lesen von Dateien oder die Bearbeitung von Netzwerkanfragen.
   • Beispiel:

    const fs = require('fs');
   
    fs.readFile('file.txt', 'utf8', (err, data) => {
      if (err) throw err;
      console.log(data);
    });
   

• Die E/A-Warteschlange stellt sicher, dass Rückrufe ausgeführt werden, sobald der E/A-Vorgang abgeschlossen ist.

1. Warteschlange prüfen

   • Zweck: Führt mit setImmediate() geplante Aufgaben aus.
   • Beispiel:

    setImmediate(() => {
      console.log('Check Queue task executed');
    });
   

• Hinweis: Die Check Queue hat eine der niedrigsten Prioritäten in der Ereignisschleife. Aufgaben in dieser Warteschlange werden nach der I/O-Phase verarbeitet.

1. Mikrotask-Warteschlange
   • Zweck: Führt Aufgaben mit hoher Priorität aus, hauptsächlich im Zusammenhang mit Versprechen und anderen Mikroaufgaben.
   • Unterkategorien:
     • a. process.nextTick Queue:
     • Verarbeitet Aufgaben, die mit process.nextTick() geplant wurden.
     • Aufgaben in dieser Warteschlange erhalten die höchste Priorität und werden vor allen anderen Mikroaufgaben ausgeführt.
     • b. Separate Warteschlange für andere Versprechen:
     • Erledigt Aufgaben im Zusammenhang mit eingelösten Versprechen.

process.nextTick(() => {
           console.log('process.nextTick task executed');
         });
Promise.resolve().then(() => {
           console.log('Promise resolved task executed');
         });

• Die Microtask-Warteschlange wird immer vollständig ausgeführt, bevor mit der nächsten Phase der Ereignisschleife fortgefahren wird.

1. Warteschlange schließen

   • Zweck: Behandelt Aufgaben im Zusammenhang mit Schließvorgängen, wie z. B. socket.on('close')-Ereignisse.
   • Beispiel:

    setTimeout(() => {
      console.log('Timer task executed');
    }, 1000);
   

• Aufgaben in der Schließwarteschlange werden ausgeführt, wenn eine Ressource explizit geschlossen wird.

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Wie die Ereignisschleife Warteschlangen priorisiert

Die Ereignisschleife in Node.js folgt einer bestimmten Reihenfolge von Phasen zur Ausführung von Aufgaben. Hier ist die Prioritätsreihenfolge:

1. Mikrotask-Warteschlange (process.nextTick): Aufgaben in dieser Warteschlange werden immer zuerst ausgeführt.
2. Mikrotask-Warteschlange (Versprechen): Sobald die Aufgaben von „process.nextTick“ abgeschlossen sind, werden Aufgaben in der Warteschlange „Versprechen“ ausgeführt.
3. Timer-Warteschlange: Mit setTimeout oder setInterval geplante Aufgaben werden in dieser Phase verarbeitet.
4. E/A-Warteschlange: Verarbeitet abgeschlossene E/A-Vorgänge.
5. Warteschlange prüfen: Führt Aufgaben von setImmediate aus.
6. Warteschlange schließen: Verarbeitet Close-Callbacks für Ressourcen.

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Vergleich mit Browsern

Im Gegensatz dazu verfügen Browser über ein einfacheres Ereignisschleifenmodell mit nur zwei primären Warteschlangen:

1. Makro-Aufgabenwarteschlange: Verarbeitet Aufgaben wie setTimeout, setInterval und DOM-Ereignisse.
2. Mikrotask-Warteschlange: Ähnlich wie Node.js verarbeitet diese Warteschlange Aufgaben wie aufgelöste Versprechen und MutationObserver-Rückrufe.

Die zusätzlichen Warteschlangen von Node.js ermöglichen es ihm, eine größere Vielfalt an Aufgaben zu bewältigen, wodurch es besser für serverseitige Anwendungen geeignet ist.

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Wichtige Erkenntnisse

• SetImmediate vs setTimeout:

  • Während setTimeout Aufgaben zur Timer-Warteschlange hinzufügt, stellt setImmediate Aufgaben in die Check-Warteschlange.
  • Aufgaben in der Check Queue (über setImmediate) werden nach der aktuellen I/O-Phase ausgeführt, während setTimeout auf die Timer-Phase wartet.

• Mikrotask-Dominanz:

  • Aufgaben in der Microtask-Warteschlange, insbesondere Process.nextTick, haben immer Vorrang und ermöglichen eine Ausführung mit hoher Priorität.

• Parallelität ohne Chaos:

  • Die separaten Warteschlangen stellen sicher, dass verschiedene Arten von Aufgaben auf organisierte und vorhersehbare Weise bearbeitet werden, wodurch verhindert wird, dass Aufgaben mit niedrigerer Priorität ausgehungert werden.

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Referenz:-

1. https://frontendmasters.com/courses/servers-node-js/

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