事件循环

参考：

• https://www.runoob.com/nodejs/nodejs-event-loop.html

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/37427130

简介

Node.js 是单进程单线程应用程序，那么它是如何实现异步调用的呢？

它维护了六个 FIFO 队列，分别表示不同的功能的函数：

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

然后它的单线程只执行一个 while 循环，一直跑这六个的头部任务，直到队列为空或者执行时间到达上限。

每个阶段执行的功能如下：

1. timer：这个阶段执行通过 setTimeout() 和 setInterval() 设置的回调函数；

2. I/O callback：执行延迟到下一个循环迭代的 I/O 回调；

3. idle,prepare：系统调用，也就是 liuv 调用；

4. poll：轮询阶段，检测新的 I/O 事件，执行与 I/O 相关的回调（几乎所有的回调都是关闭回调，定时器调度的回调，以及 setImmaditate()），node会在此阶段适当的阻塞

5. check：此阶段调用 setImmadiate() 设置的回调

6. close callbacks：一些关闭回调，比如说 socket.on('close',...)

在每个队列阶段处理完之后，并不是直接进入下一阶段，而是会处理一些中间队列：

1. 有 4 个主要类型的队列，被原生的 libuv 事件循环处理。
   • 过期计时器和间隔队列（Expired timers and intervals Queue）：实际是最小堆存储；
   • IO 事件队列（IO Events Queue）：完成的 I/O 事件；
   • 立即执行的队列（Immediate Queue）：使用 setImmediate 函数添加的回调；
   • 关闭操作队列（Close Handlers Queue）：任何一个 close 事件处理器。
2. 除了四个主要的队列，这里另外有两个被 Node 上层处理的队列：
   • 下一个运转队列（Next Ticks Queue）：使用 process.nextTick() 函数添加的回调
   • 其他的微队列（other Microtasks Queue）：包含其他的微队列如成功的 Promise 回调

事件循环给了 nodejs 这些特性：

• Node.js 几乎每一个 API 都是支持回调函数的。

• 这些接口可以处理大量的并发，所以性能非常高。

• Node.js 基本上所有的事件机制都是用设计模式中观察者模式实现。

事件驱动程序

Node.js 使用事件驱动模型，当 web server 接收到请求，就把它关闭然后进行处理，然后去服务下一个 web 请求。当这个请求完成，它被放回处理队列，当到达队列开头，这个结果被返回给用户。

这个模型非常高效可扩展性非常强，因为 webserver 一直接受请求而不等待任何读写操作。（这也称之为非阻塞式 IO 或者事件驱动 IO）

在事件驱动模型中，会生成一个主循环来监听事件，当检测到事件时触发回调函数。

整个事件驱动的流程就是这么实现的，非常简洁。有点类似于观察者模式，事件相当于一个主题 (Subject)，而所有注册到这个事件上的处理函数相当于观察者 (Observer)。

Node.js 有多个内置的事件，我们可以通过引入 events 模块，并通过实例化 EventEmitter 类来绑定和监听事件，如下实例：

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// 引入 events 模块
var events = require('events');
// 创建 eventEmitter 对象
var eventEmitter = new events.EventEmitter();

以下程序绑定事件处理程序：

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// 绑定事件及事件的处理程序
eventEmitter.on('eventName', eventHandler);

我们可以通过程序触发事件：

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// 触发事件
eventEmitter.emit('eventName');