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了解Node.js中的定時器

青灯夜游轉載: 2020-12-03 18:11:133177瀏覽

了解Node.js中的定時器

#奇怪的執行順序

##看一個範例，用幾種方法分別非同步列印一個數字

setImmediate(console.log, 1);
setTimeout(console.log, 1, 2);
Promise.resolve(3).then(console.log);
process.nextTick(console.log, 4);
console.log(5);

會列印5 4 3 2 1 或5 4 3 1 2

同步& 非同步

第五行是同步執行，其它都是非同步的

setImmediate(console.log, 1);
setTimeout(console.log, 1, 2);
Promise.resolve(3).then(console.log);
process.nextTick(console.log, 4);
/****************** 同步任务和异步任务的分割线 ********************/
console.log(5);

所以先列印5，這個很好理解，剩下的都是非同步操作，Node.js 按照什麼順序執行呢？

event loop

Node.js 啟動後會初始化事件輪詢，過程中可能會處理非同步呼叫、定時器調度和process.nextTick()，然後開始處理event loop 。官網中有這樣一張圖用來介紹 event loop 操作順序

┌───────────────────────────┐
┌─>│           timers          │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │     pending callbacks     │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │       idle, prepare       │
│  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   │
│  │           poll            │<─────┤  connections, │
│  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘
│  │           check           │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
└──┤      close callbacks      │
   └───────────────────────────┘

event loop 的每個階段都有一個任務隊列，當event loop 進入給定的階段時，將執行該階段的任務隊列，直到隊列清空或執行的回調達到系統上限後，才會轉入下一個階段，當所有階段被順序執行一次後，稱event loop 完成了一個tick

異步操作都被放到了下在一個event loop tick 中，process.nextTick 在進入下一次event loop tick 之前執行，所以肯定在其它非同步操作之前

setImmediate(console.log, 1);
setTimeout(console.log, 1, 2);
Promise.resolve(3).then(console.log);
/****************** 下次 event loop tick 分割线 ********************/
process.nextTick(console.log, 4);
/****************** 同步任务和异步任务的分割线 ********************/
console.log(5);

各個階段主要任務

#timers：執行setTimeout、setInterval 回呼
#pending callbacks：執行I/O（檔案、網路等）回呼
idle, prepare：僅供系統內部呼叫
#poll：取得新的I/O 事件，執行相關回調，在適當條件下把阻塞node
check：setImmediate 回呼在此階段執行
close callbacks：執行socket 等的close 事件回呼

#日常開發中絕大部分非同步任務都是在timers、poll、check 階段處理的

timers

Node.js 會在timers 階段檢查是否有過期的timer，如果存在則把回調放到timer 佇列中等待執行，Node.js 使用單線程，受限於主執行緒空閒情況和機器其它進程影響，並不能保證timer 依照精確時間執行

定時器主要有兩種

Immediate
Timeout

Immediate 類型的計時器回調會在

check 階段被調用，Timeout 計時器會在設定的時間過期後儘快的調用回調，但

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

setImmediate(() => {
  console.log('immediate');
});

多次執行會發現列印的順序不一樣

##poll

poll 階段主要有兩個任務

##計算應該要阻塞和輪詢I/O 的時間

然後，處理poll 佇列裡的事件
當event loop進入poll 階段且沒有被調度的計時器時

如果poll 隊列不是空的，event loop 將循環訪問回調隊列並同步執行，直到隊列已用盡或達到了系統或達到最大回呼數

如果有 setImmediate() 任務，event loop 會在結束
poll
- check 階段如果沒有 setImmediate()任務，event loop 阻塞在poll
一旦

隊列為空，event loop 將檢查timer 隊列是否為空，如果非空則進入下一輪event loop

上面提到如果在不同的I/O 裡，不能確定 setTimeout 和setImmediate 的執行順序，但如果setTimeout 和setImmediate 在一個I/O 回調裡，肯定是setImmediate 先執行，因為在poll 階段檢查到有 setImmediate() 任務，event loop 直接進入check 階段執行回調setImmediate event loop 直接進入check 階段執行回調setImmediate

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

check
在該階段執行setImmediate 回呼

为什么 Promise.then 比 setTimeout 早一些

前端同学肯定都听说过 micoTask 和 macroTask，Promise.then 属于 microTask，在浏览器环境下 microTask 任务会在每个 macroTask 执行最末端调用

在 Node.js 环境下 microTask 会在每个阶段完成之间调用，也就是每个阶段执行最后都会执行一下 microTask 队列

setImmediate(console.log, 1);
setTimeout(console.log, 1, 2);
/****************** microTask 分割线 ********************/
Promise.resolve(3).then(console.log); // microTask 分割线
/****************** 下次 event loop tick 分割线 ********************/
process.nextTick(console.log, 4);
/****************** 同步任务和异步任务的分割线 ********************/
console.log(5);

setImmediate VS process.nextTick

setImmediate 听起来是立即执行，process.nextTick 听起来是下一个时钟执行，为什么效果是反过来的？这就要从那段不堪回首的历史讲起

最开始的时候只有 process.nextTick 方法，没有 setImmediate 方法，通过上面的分析可以看出来任何时候调用 process.nextTick()，nextTick 会在 event loop 之前执行，直到 nextTick 队列被清空才会进入到下一 event loop，如果出现 process.nextTick 的递归调用程序没有被正确结束，那么 IO 的回调将没有机会被执行

const fs = require('fs');

fs.readFile('a.txt', (err, data) => {
	console.log('read file task done!');
});

let i = 0;
function test(){
	if(i++ < 999999) {
  	console.log(`process.nextTick ${i}`);
    process.nextTick(test);
  }
}
test();

执行程序将返回

nextTick 1
nextTick 2
...
...
nextTick 999999
read file task done!

于是乎需要一个不这么 bug 的调用，setImmediate 方法出现了，比较令人费解的是在 process.nextTick 起错名字的情况下，setImmediate 也用了一个错误的名字以示区分。。。

那么是不是编程中应该杜绝使用 process.nextTick 呢？官方推荐大部分时候应该使用 setImmediate，同时对 process.nextTick 的最大调用堆栈做了限制，但 process.nextTick 的调用机制确实也能为我们解决一些棘手的问题

允许用户在 even tloop 开始之前处理异常、执行清理任务
允许回调在调用栈 unwind 之后，下次 event loop 开始之前执行

一个类继承了 EventEmitter，而且想在实例化的时候触发一个事件

const EventEmitter = require(&#39;events&#39;);
const util = require(&#39;util&#39;);

function MyEmitter() {
  EventEmitter.call(this);
  this.emit(&#39;event&#39;);
}
util.inherits(MyEmitter, EventEmitter);

const myEmitter = new MyEmitter();
myEmitter.on(&#39;event&#39;, () => {
  console.log('an event occurred!');
});

在构造函数执行 this.emit('event') 会导致事件触发比事件回调函数绑定早，使用 process.nextTick 可以轻松实现预期效果

const EventEmitter = require('events');
const util = require('util');

function MyEmitter() {
  EventEmitter.call(this);

  // use nextTick to emit the event once a handler is assigned
  process.nextTick(() => {
    this.emit('event');
  });
}
util.inherits(MyEmitter, EventEmitter);

const myEmitter = new MyEmitter();
myEmitter.on('event', () => {
  console.log('an event occurred!');
});

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