Node.js 中的事件循环如何工作？

事件循环是 Node.js 中的一个核心概念，它使其能够有效地处理异步操作。以下是其工作原理的简单说明：

1. 单线程性质

Node.js 在单线程上运行。这意味着它一次只能执行一段代码。然而，Node.js 被设计为可以同时处理许多操作，而不需要多个线程。

2. 非阻塞I/O

Node.js 使用非阻塞 I/O 操作。当 Node.js 执行读取文件、查询数据库或发出网络请求等任务时，它不会等待这些任务完成就继续执行下一个任务。相反，它会在处理这些任务时继续执行其他代码。

3. 事件循环机制

事件循环负责管理代码的执行和处理异步事件。它不断检查任务“队列”并决定执行哪些任务。以下是分步说明：

• 初始化：当 Node.js 应用程序启动时，它会初始化并设置环境。
• 执行阶段：Node.js 同步执行任何初始代码。如果有异步任务（如文件读取或 HTTP 请求），它们将被移交给系统的 API。
• 事件循环阶段：事件循环有多个阶段，并且它按特定顺序处理每个阶段中的任务：
  • 定时器阶段：执行由setTimeout()和setInterval()安排的回调。
  • IO 回调阶段：执行 I/O 操作的回调，例如文件读取或网络请求。
  • 空闲，准备阶段：用于系统任务的内部阶段。
  • 轮询阶段：检索新的 I/O 事件，执行它们的回调。如果 poll 队列为空，则会检查 setImmediate() 队列中是否有回调。
  • 检查阶段：执行由setImmediate()安排的回调。
  • 关闭回调阶段：处理关闭事件，例如由socket.on('close')发出的事件。
• 重新检查并退出：如果事件循环没有更多任务要处理，它将退出，从而允许程序终止。如果还有待处理的任务，它将继续运行。

4. 回调队列

异步任务完成后，将其回调推送到队列。事件循环从队列中选取这些回调并按顺序执行它们。

5.微任务队列（下一个Tick）

除了主队列之外，还有一个微任务队列（或下一个刻度队列），其中使用 process.nextTick() 或 Promise 的 .then() 处理程序调度的回调排队。微任务优先于常规回调，这意味着它们在当前操作完成之后、事件循环进入下一阶段之前执行。

例子

这里有一个简单的例子来说明事件循环是如何工作的：

const fs = require('fs');

console.log('Start');

fs.readFile('file.txt', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log('File read complete');
});

console.log('End');

输出：

Start
End
File read complete

说明：

1. console.log('开始');和 console.log('结束');同步执行。
2. fs.readFile 发起异步文件读取操作，无需等待，继续执行下一行代码
3. 文件读取操作完成后，其回调 (console.log('File readcomplete');) 会被推送到事件循环的回调队列。
4. 事件循环在同步代码执行完成后处理回调。

事件循环允许 Node.js 通过将操作委托给系统并异步处理其结果，从而高效地一次处理多个操作，尽管是单线程的。

事件循环编排任务的执行，对微任务队列进行优先级排序，以确保在继续执行主任务队列中的任务之前快速解决承诺和相关操作（宏任务）。

这种动态使 JavaScript 能够在单线程环境中处理复杂的异步行为。

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