一文帶你了解Node.js中的eventloop

主執行緒從"任務佇列"讀取事件，這個過程是循環不斷的，所以整個的這種運作機制又稱為Event Loop（事件循環）。以下這篇文章就來帶大家掌握Node.js中的eventloop，希望對大家有幫助！

其實在前面的文章我也講述過瀏覽器中的eventloop。然而在NodeJs中的eventloop與瀏覽器的卻是有差別的。對於寫nodejs的人來說掌握eventloop是一項很重要的技能。因為這代表你不只是會寫js，而對NodeJs也是有研究的。

為什麼要有eventloop？

我們知道NodeJs的本質是把瀏覽器的v8搬到了作業系統中運行，因此也把瀏覽器的事件循環拿過來了。可是為什麼會出現eventloop這樣的設計呢？

從歷史原因來看，js在設計時只是一門很簡單的為了在頁面上操作一下dom的語言（相信大家都聽過js只花了10天就設計出來的故事）。基於這個目標，我們當然希望js的運作盡可能的簡單，輕量，有多輕呢？輕到js的渲染引擎是在一個執行緒中運行的。

那麼問題來瞭如果是在一個執行緒上執行js，當程式碼是線性的時候，當然是沒有問題的。但在頁面上，我們需要使用者的交互，而這些交互是不知道為什麼時候會發生的。那js要怎麼處理？如果眼前有正在運作的程式碼，一個使用者互動進來之後，程式該怎麼反應？如果先處理使用者的交互，那原來的程式就會被暫停（也就是阻塞）。為了避免這種阻塞，js採用了一個辦法，就是用一個訊息佇列，來存放這種使用者互動。等所有的程式跑完之後，再去訊息佇列中拿互動事件，然後執行。這樣就解決了阻塞的問題了。

瀏覽器的eventloop

我們都知道瀏覽器在瀏覽頁面的時候，使用者互動是隨時可能發生的，為了可以即時回應使用者。 js是不會關閉的，他會不停的循環。大致如下：

向消息队列拿任务-->执行任务-->执行完毕--> 向消息队列拿任务--> ....

當然我們在之前的事件循環文章中講過，為了給不同的非同步任務分類，在事件循環中其實是有宏任務和微任務的區分的。他們的執行大致為

向消息队列拿微任务-->执行微任务-->微任务执行完毕--> 向消息队列拿宏任务-->执行宏任务-->宏任务执行完毕-->向消息队列拿微任务-->...

NodeJs的eventloop

#node的事件循環其實大致思路跟在瀏覽器上的是相似的，但nodeJs對不同的宏任務又作出了不同時期的區分。下面是官方的流程圖：

可以看到nodeJs中每次事件循環被分成了具體的6個時期，每個時期會用指定的巨集任務。然後在每個時期的巨集任務執行之前，會優先執行完微任務佇列。

總覽

##執行延遲到下一個循環迭代的I / O回呼只在內部使用，開發者可以不關注檢索新的I / O事件;執行I / O相關的回呼（會執行幾乎所有的回調，除了close callbacks 以及timers 調度的回調和setImmediate() 調度的回調，在適當的時機將會阻塞在此階段)執行例如

其实通过上述表格，我们已经很清晰知道整个事件循环机制的执行顺序了。但可能大家还会有一些疑问。下面来详细讲一下。

pending callbacks

这个阶段其实是处理由于操作系统出错，导致一些本应在上次事件循环中执行的回调。例如一些TCP错误。因此这部分，开发者不能主动操作，是NodeJs的一些容错机制。

check

同样的，setImmediate是nodejs特有的api，他可以立即创建一个异步宏任务。不仅如此，nodejs在事件循环中还专门设了一个check时期，在这个时期会专门执行setImmediate的回调。甚至你可以在这个时期中如果不停的产生setImmediate回调，eventloop会优先处理。

close callbacks

这个时期处理关闭事件，如socket.on('close', ...) 等这样可以确保在一些通讯结束前，所有任务都完成了。

微任务在eventloop中

我们先来回顾浏览器与nodejs的差异：

宏任务：

#timers	執行由setTimeout() 和setInterval() 觸發的回呼
#pending callbacks
idle, prepare
poll
check	setImmediate()
close callbacks	socket.on('close', ...)

任务	浏览器	Node
I/O	✅	✅
setTimeout	✅	✅
setInterval	✅	✅
setImmediate	❌	✅
requestAnimationFrame	✅	❌

微任务：

任务	浏览器	Node
process.nextTick	❌	✅
MutationObserver	✅	❌
Promise.then catch finally	✅	✅

可以看到process.nextTick是nodejs特有的微任务，不仅如此，process.nextTick()的优先级高于所有的微任务,每一次清空微任务列表的时候，都是先执行 process.nextTick()

执行差异

不仅是任务类型上有差异，在执行上2个环境其实也有差异。在浏览器上执行任务的时候，每执行一个宏任务之前，需要先确保微任务队列执行完了。而在nodejs上是每个时期之前，先确保微任务队列执行完。也就是说在假如在timer时期，会先把所有setTimeout，setInterval的宏任务执行完。在执行完微任务，再进入下个时期。

注意：以上执行规则是在nodejs的v11版本之前的规则。在11版本之后nodejs的执行输出是跟浏览器一样的。

setImmediate() vs setTimeout()

setImmediate() 和 setTimeout()的执行先后顺序是不一定的，就是说如果你不停地执行以下代码，每次得到的结果可能是不一样的。

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

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

其中的原因是程序对时间的处理是有误差的。在setTimeout方法中设置的时间，不一定是准确的。同时在回调触发时，也无法确认事件循环处在哪个时期，可能是timer，也可能是check。所有会有不同的结果。

总结

eventloop是js运行机制里的重点内容，对于NodeJs来说，eventloop的操作空间则更大。因为它被细分为不同的时期，从而让我们可能把逻辑进一步细化。同时利用nextTick的最高优先级，可以写出在浏览器无法实现的代码。因此对于深入NodeJs的开发者来说，eventloop往往是他们考察新人对NodeJs理解的第一步。

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