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【51CTO.com快譯】由于JavaScript是單線(xiàn)程的，那么在瀏覽器中，為了在等待動(dòng)作完成時(shí)不會(huì)阻塞主線(xiàn)程的異步代碼處理，JavaScript使用事件循環(huán)在調(diào)用堆棧、Web API和回調(diào)隊(duì)列之間，持續(xù)協(xié)調(diào)代碼的執(zhí)行。不過(guò)，由Node.js自行實(shí)現(xiàn)的Node.js事件循環(huán)，雖然與之有著許多相同的模式，但是由于Node.js不與DOM交互，且可以處理各種輸入和輸出(I/O)，因此它在工作方式上卻有所不同。

在本文中，我們將先了解Node.js事件循環(huán)背后的理論，再探究幾個(gè)使用setTimeout、setImmediate和process.nextTick的示例。最后，我們將部分工作代碼部署到Heroku(這一種快速部署應(yīng)用的簡(jiǎn)便方法，請(qǐng)參閱--https://www.heroku.com/)中，以查看其運(yùn)行情況。

Node.js的事件循環(huán)

總的說(shuō)來(lái)，Node.js事件循環(huán)可以協(xié)調(diào)計(jì)時(shí)器、回調(diào)、以及I/O事件等操作與執(zhí)行。這便是Node.js在單線(xiàn)程的情況下，處理異步行為的方式。如下事件循環(huán)圖，很好地展示了其執(zhí)行的順序。

如您所見(jiàn)，Node.js事件循環(huán)共有六個(gè)主要階段，它們分別是：

• 計(jì)時(shí)器(Timers)：那些由setTimeout和setInterval安排的回調(diào)，會(huì)在此階段被執(zhí)行。
• 待處理的回調(diào)(Pending callbacks)：那些被推遲到下一個(gè)循環(huán)迭代的I/O回調(diào)，會(huì)在此階段被執(zhí)行。
• 空閑，準(zhǔn)備(Idle, prepare)：此階段僅由Node.js內(nèi)部所使用。
• 輪詢(xún)(Poll)：此階段用于檢索新的I/O事件，并執(zhí)行I/O回調(diào)(不過(guò)那些由計(jì)時(shí)器和setImmediate安排的回調(diào)，以及下面將提到的關(guān)閉回調(diào)除外，畢竟它們會(huì)在其他不同的階段被處理)。
• 檢查(Check)：由setImmediate安排的回調(diào)會(huì)在該階段被執(zhí)行。
• 關(guān)閉回調(diào)(Close callbacks)：此階段主要執(zhí)行諸如銷(xiāo)毀套接字連接等回調(diào)。

您可能會(huì)好奇，為何process.nextTick并未在上述任何階段被提到?其實(shí)，這是因?yàn)椋鹤鳛橐环N特殊的方法，就技術(shù)而言，它并非Node.js事件循環(huán)的一部分。相反，無(wú)論process.nextTick方法在何時(shí)被調(diào)用，它都會(huì)將自己的回調(diào)放入隊(duì)列之中，然后“無(wú)論事件循環(huán)當(dāng)前處于哪個(gè)階段，都會(huì)在完成當(dāng)前操作后，處理排隊(duì)中的各種回調(diào)”(源自：Node.js事件循環(huán)文檔)。

事件循環(huán)的場(chǎng)景示例

也許您覺(jué)得上文針對(duì)Node.js事件循環(huán)的每個(gè)階段的解釋?zhuān)^(guò)于抽象了。那么，我在Heroku上創(chuàng)建了一個(gè)包含了各種可運(yùn)行代碼段示例的演示應(yīng)用，請(qǐng)參見(jiàn)--https://nodejs-event-loop-demo.herokuapp.com/。在該應(yīng)用中，單擊任何示例按鈕，都會(huì)向服務(wù)器端發(fā)送一個(gè)API請(qǐng)求。而Node.js會(huì)在后端執(zhí)行所選示例的代碼片段，然后通過(guò)API將相應(yīng)的響應(yīng)返回給前端。您可以從GitHub的鏈接處，查看到完整的代碼。

讓我們通過(guò)如下示例，來(lái)更好地理解Node.js事件循環(huán)的調(diào)用順序。

示例1

讓我們從如下簡(jiǎn)單的示例開(kāi)始(如下圖所示)：

示例1-同步代碼

在此，我們有三個(gè)功能函數(shù)。由于它們是同步的，因此代碼會(huì)從上至下順次執(zhí)行。也就是說(shuō)，如果三個(gè)函數(shù)的調(diào)用順序?yàn)椋篺irst、second、third，它們的代碼也會(huì)以相同的順序去執(zhí)行：first、second、third。

示例2

接下來(lái)，我們會(huì)在第二個(gè)示例中引入setTimeout的概念(如下圖所示)：

示例2-setTimeout

在此，我們先調(diào)用first函數(shù)，然后在延遲0毫秒后計(jì)劃調(diào)用帶有setTimeout的second函數(shù)，最后調(diào)用third函數(shù)。那么，這些函數(shù)的執(zhí)行順序就變成了：first、third、second。您一定會(huì)好奇：為什么second函數(shù)會(huì)被最后執(zhí)行呢?

下面讓我們來(lái)理解兩個(gè)重要的原則。首先，使用帶有延遲值的setTimeout方法，并不意味著應(yīng)用將在指定毫秒數(shù)后，立即執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。實(shí)際上，該值表示的是：執(zhí)行回調(diào)之前，需要經(jīng)過(guò)的最短時(shí)間。其次，使用setTimeout來(lái)為回調(diào)設(shè)定的后期執(zhí)行時(shí)間，會(huì)在事件循環(huán)的每一次迭代期間中始終執(zhí)行該規(guī)則。因此，在事件循環(huán)的第一次迭代中，first函數(shù)被執(zhí)行，second函數(shù)被“安排”(scheduled)，third函數(shù)再被執(zhí)行。然而，在事件循環(huán)的第二次迭代期間中，0毫秒的最小延遲已被滿(mǎn)足，因此second函數(shù)便會(huì)在第二次迭代的“計(jì)時(shí)器”階段被執(zhí)行。

示例3

然后，我們會(huì)在第三個(gè)示例中引入setImmediate的概念(如下圖所示)：

示例3-setImmediate與setTimeout

在該示例中，我們執(zhí)行first函數(shù)，使用setTimeout來(lái)為second函數(shù)延遲0毫秒，然后使用setImmediate來(lái)“安排”third函數(shù)。那么，在代碼執(zhí)行的過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：到底是哪種類(lèi)型的安排優(yōu)先?setTimeout還是setImmediate?

鑒于前面已經(jīng)討論過(guò)setTimeout的工作機(jī)制，我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下setImmediate方法。該方法在事件循環(huán)的下一次迭代的“檢查”階段，會(huì)去執(zhí)行其回調(diào)函數(shù)。因此，如果setImmediate在事件循環(huán)的第一次迭代期間被調(diào)用，那么它的回調(diào)方法會(huì)被“安排”上，并在事件循環(huán)的第二次迭代期間，執(zhí)行該回調(diào)方法。

正如你在輸出中所看到的那樣，在我們的示例中，由于被setImmediate安排的回調(diào)先于被setTimeout安排的回調(diào)執(zhí)行，因此該示例函數(shù)的執(zhí)行順序?yàn)椋篺irst、third、second。

當(dāng)然，由setImmediate和setTimeout安排的執(zhí)行到底誰(shuí)先誰(shuí)后，實(shí)際上取決于被調(diào)用方法的上下文。當(dāng)從Node.js腳本中的主模塊，直接調(diào)用這兩種方法時(shí)，其時(shí)間取決于進(jìn)程的性能，因此在每次運(yùn)行腳本時(shí)，回調(diào)都可以按照不同的順序被執(zhí)行。不過(guò)，在I/O周期內(nèi)調(diào)用這些方法時(shí)，setImmediate回調(diào)總是發(fā)生在setTimeout回調(diào)之前。在我們上述示例中，由于這些方法是作為響應(yīng)API端點(diǎn)的某個(gè)部分被調(diào)用的，因此setImmediate回調(diào)會(huì)始終在setTimeout回調(diào)之前被執(zhí)行。

示例4

為了實(shí)現(xiàn)快速的健全性檢查，我們使用setImmediate和setTimeout來(lái)構(gòu)建另一個(gè)示例(如下圖所示)。

示例4-再次使用setImmediate與setTimeout

在此示例中，我們使用setImmediate來(lái)安排first函數(shù)，接著直接執(zhí)行second函數(shù)，然后使用setTimeout的0毫秒延遲來(lái)安排third函數(shù)。您恐怕已經(jīng)猜到了，上述函數(shù)的執(zhí)行順序?yàn)椋簊econd、first、third。而在事件循環(huán)的第二次迭代中，second函數(shù)被setImmediate安排在該I/O周期內(nèi)被執(zhí)行，然后third函數(shù)在延遲0毫秒時(shí)間后也被執(zhí)行了。

示例5

下面，我們將process.nextTick方法引入最后一個(gè)示例(如下圖所示)。

示例5-process.nextTick

在該示例中，我們使用setImmediate來(lái)安排first函數(shù)，并使用process.nextTick來(lái)安排second函數(shù)，再使用帶有0毫秒延遲的setTimeout來(lái)安排third函數(shù)，最后執(zhí)行fourth函數(shù)。那么，在代碼運(yùn)行后，整體的調(diào)用順序?yàn)椋篺ourth、second、first、third。

有了前面的基礎(chǔ)，我們很容易理解fourth函數(shù)為何被首先執(zhí)行了。畢竟它是被直接調(diào)用的，而無(wú)需通過(guò)任何其他方法來(lái)進(jìn)行安排。process.nextTick方法安排了second函數(shù)在第二個(gè)被執(zhí)行，first函數(shù)緊接其后。最后被執(zhí)行的是third函數(shù)，其原因在于，在同一個(gè)I/O周期內(nèi)，由setImmediate安排的回調(diào)會(huì)先于setTimeout安排的回調(diào)去執(zhí)行。

那么，為什么由process.nextTick安排的second函數(shù)會(huì)先于由setImmediate安排的first函數(shù)被執(zhí)行呢?請(qǐng)不要被這兩種方法的名稱(chēng)所誤導(dǎo)，并非setImmediate就代表著回調(diào)一定會(huì)被立即執(zhí)行，而process.nextTick就一定要等到事件循環(huán)的下一輪再執(zhí)行回調(diào)。在此，我們并不展開(kāi)討論，如果您有興趣的話(huà)，請(qǐng)參見(jiàn)https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/#process-nexttick-vs-setimmediate。您只需注意的是：process.nextTick是在安排的同一階段中，立即執(zhí)行回調(diào)的;而setImmediate的回調(diào)則是在事件循環(huán)的下一次迭代、或計(jì)時(shí)期間中被執(zhí)行的。

小結(jié)

通過(guò)上述示例，您應(yīng)該對(duì)Node.js的事件循環(huán)，以及諸如setTimeout、setImmediate和process.nextTick等方法有所了解了。當(dāng)然，您不必深究Node.js的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及處理命令的相關(guān)操作。我們完全可以將Node.js視為一個(gè)黑匣子，輕松地用好Node.js事件循環(huán)的各項(xiàng)調(diào)用順序即可。為了進(jìn)一步了解上面提到的各種示例，您可以通過(guò)鏈接—https://nodejs-event-loop-demo.herokuapp.com/來(lái)查看其demo應(yīng)用，或者通過(guò)鏈接—https://github.com/thawkin3/nodejs-event-loop-demo查看它們?cè)贕itHub上的代碼。您甚至可以通過(guò)參考--https://heroku.com/deploy?template=https://github.com/thawkin3/nodejs-event-loop-demo，將代碼部署到Heroku處。

原文標(biāo)題：Understanding the Node.js Event Loop，作者: Tyler Hawkins

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