三、Node.js中的JavaScript
注: 此次讨论的都是针对Node.js 11.x以上的版本
本文分别讨论了JS在浏览器环境和Node.js环境这两种情况,那自然是有所区别的,后者相对于前者的过程分得更加细致
(1)node中的Event Loop
我们来看一张Node.js的 Event Loop 简图
Node.js的Event Loop 是基于libuv实现的
通过 Node.js 的官方文档可以得知,其事件循环的顺序分为以下六个阶段,每个阶段都会处理专门的任务:
- timers: 计时器阶段,用于处理setTimeout以及setInterval的回调函数
- pending callbacks: 用于执行某些系统操作的回调,例如TCP错误
- idle, prepare: Node内部使用,不用做过多的了解
- poll: 轮询阶段,执行队列中的 I/O 队列,并检查定时器是否到时
- check: 执行setImmediate的回调
- close callbacks: 处理关闭的回调,例如 socket.destroy()
以上六个阶段,我们需要重点关注的只有四个,分别是 timers 、poll 、check 、close callbacks
这四个阶段都有各自的宏队列,只有当本阶段的宏队列中的任务处理完以后,才会进入下一个阶段。在执行的过程中会不断检测微队列中是否存在待执行任务,若存在,则执行微队列中的任务,等到微队列为空了,再执行宏队列中的任务(这一点与浏览器非常类似,但在Node 11.x版本之前,并不是这样的运行机制,而是运行完当前阶段队列中的所有宏任务以后才会去检测微队列。对于11.x 之后的版本,虽然在官网我还没找到相关文字说明是这样的,但通过无数次的运行,暂且可以说是这样的,若各位找到相关的说明,可以留下评论)
同理,Node.js也有宏任务和微任务之分,我们来看一下常用的都有哪些
名称 | 举例(常用) |
宏任务 | setTimeout 、setInterval 、setImmediate |
微任务 | Promise 、process.nextTick |
可以看到,在Node.js对比浏览器多了两个任务,分别是宏任务 setImmediate
和 微任务 process.nextTick
setImmediate
会在 check 阶段被处理
process.nextTick
是Node.js中一个特殊的微任务,因此会为它单独提供一个队列,称为 next tick queue,并且其优先级大于其它的微任务,即若同时存在 process.nextTick
和 promise
,则会先执行前者
总结一下,Node.js在事件循环中涉及到了4个宏队列和2个微队列,如图所示
在了解了基本过程以后,我们先来写一道简单的题
setTimeout(() => { console.log(1); }, 0) setImmediate(() => { console.log(2); }) new Promise(resolve => { console.log(3); resolve() console.log(4); }) .then(() => { console.log(5); }) console.log(6); process.nextTick(() => { console.log(7); }) console.log(8); /* 打印结果: 3 4 6 8 7 5 1 2 */
首先毫无疑问,同步的代码一定是最先打印的,因此先打印的分别是 3 4 6 8
再来判断一下异步的代码,setTimeout
被送入 timers queue
;setImmediate
被送入 check queue
;then()
被送入 other microtask queue
;process.nextTick
被送入 next tick queue
然后我们按照上面图中的流程,首先检测到微队列中有待执行任务,并且我们说过,next tick queue
的优先级高于 other microtask queue
,因此先打印了 7
,然后打印了 5
;到此为止微队列中的任务都被执行完了,接着就进入 timers queue
中阶段,所以打印了 1
,当前阶段的队列为空了,按照顺序进入 poll
阶段,但发现队列为空,所以进入了 check
阶段,上面说过了这个阶段是专门处理 setImmediate
的,因此最后就打印了 2
(2)setTimeout和setImmediate
不知刚才讲了那么多,大家有没有发现,一个循环中,timers
阶段是先于 check
阶段的,那么是不是就意味着 setTimeout
就一定比 setImmediate
先执行呢?我们来看个例子
setTimeout(() => { console.log('setTimeout'); }, 0) setImmediate(() => { console.log('setImmediate'); })
我们用node运行该段代码多次,发现得到了如下两种结果:
// 第一种结果 setTimeout setImmediate // 第二种结果 setImmediate setTimeout
这是为什么呢?
这里我们给 setTimeout
设置的延迟时间是 0,表面上看上去好像是没有延迟,但其实运行起来延迟时间是大于0的
然后node开启一个事件循环是需要一定时间的。假设node开启事件循环需要2毫秒,然后 setTimeout
实际运行的延迟时间是10毫秒,即事件循环开始得比 setTimeout
早,那么在第一轮事件循环运行到 timers
时,发现并没有 setTimeout
的回调需要执行,因此就进入了下一阶段,尽管此时 setTimeout
的延迟时间到了,但它只能在下一轮循环时被执行了,所以本次事件循环就先打印了 setImmediate
,然后在下一次循环时打印了 setTimeout
。
这就是刚才第二种结果出现的原因
那么为何存在第一种情况也就更好理解了,那就是 setTimeout
的实际的延迟事件小于node事件循环的开启事件,所以能在第一轮循环中被执行
了解了为何出现上述原因以后,这里提出两个问题:
- 如何能做到一定先打印
setTimeout
,后打印setImmediate
- 如何能做到一定先打印
setImmediate
,后打印setTimeout
这里我们来分别实现一下这两个需求
实现一:
既然要让 setTimeout
先打印,那么就让它在第一轮循环时就被执行,那么我们只需要让事件循环开启的事件晚一点就好了。所以可以写一段同步的代码,让同步的代码执行事件长一点,然后就可以保证在进入 timers
阶段时,setTimeout
的回调已被送入 timers queue
setTimeout(() => { console.log('setTimeout'); }, 0) setImmediate(() => { console.log('setImmediate'); }) let start = Date.now() // 让同步的代码运行30毫秒 while(Date.now() - start < 30)
多次运行代码发现,每次都是先打印了 setTimeout
,然后才打印的 setImmediate
实现二:
既然要让 setTimeout
后打印,那么就要想办法让它在第二轮循环时被执行,那么我们可以让 setTimeout
在第一轮事件循环跳过 timers
阶段后执行
刚开始我们讲过,poll
阶段是为了处理各种 I/O 事件的,例如文件的读取就属于 I/O 事件,所以我们可以把 setTimeout
和 setImmediate
的代码放在一个文件读取操作的回调内,这样在第一轮循环到达 poll
阶段时,会将 setTimeout
送入 timers queue
,但此时早已跳过了 timers
阶段,所以其只会在下一轮循环时被打印 ;同时 setImmediate
此时被送入了 check queue
,那么在离开 poll
阶段以后就可以顺利得先打印 setImmediate
了
const fs = require('fs'); fs.readFile(__filename, () => { setTimeout(() => { console.log('setTimeout'); }, 0); setImmediate(() => { console.log('setImmediate'); }); });
多次运行代码发现,每次都是先打印了 setImmediate
,然后才打印的 setTimeout
四、结束语
一篇完整的Event Loop就讲到这里了,作者也是花了两天的时间,才将其搞懂,并且整理成博客,希望这篇文章对大家能有所帮助吧,哈哈最主要的是,在面试中不要像作者一样再在这个上面栽跟头了