Node.js 事件机制

有段时间没写技术博客了,最近看了些NodeJS的 event loop 相关的文章,也自己详细的学了下Node中的事件执行机制,感觉来了记录一下~

事件循环阶段。

   ┌───────────────────────┐
┌─ │        timers         │
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     I/O callbacks     │
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     idle, prepare     │
│  └──────────┬────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌──────────┴────────────┐      │   incoming:   │
│  │         poll          │ ─────┤  connections, │
│  └──────────┬────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌──────────┴────────────┐      └───────────────┘
│  │        check          │
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
└──┤    close callbacks    │
   └───────────────────────┘

其中, 不同的事件会在不同的阶段被执行。

timers:执行setTimeout() 和 setInterval()中到期的callback。
I/O callbacks:上一轮循环中有少数的I/Ocallback会被延迟到这一轮的这一阶段执行
idle, prepare:队列的移动,仅内部使用
poll:最为重要的阶段,执行I/O callback,在适当的条件下会阻塞在这个阶段
check:执行setImmediate的callback
close callbacks:执行close事件的callback,例如socket.on(“close”,func)

首先Node执行event loop 是由一个名为libuv的库完成的。在libuv中会有一个while 顺序的执行 uv__update_timeuv__run_timersuv__run_pendinguv__run_idleuv__run_prepare

...
while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
    uv__update_time(loop);
    uv__run_timers(loop);
    ran_pending = uv__run_pending(loop);
    uv__run_idle(loop);
    uv__run_prepare(loop);
    ...
}

这使得Node在每一个事件阶段都有一个FIFO的callbacks队列, Node会顺序的执行处于当前阶段的全部任务,直到所有的任务都被执行,或者达到了最大的任务上限,那么将直接进入下一阶段。

timers

一个timer指定一个下限时间而不是准确时间,在达到这个下限时间后执行回调。在指定时间过后,timers会尽可能早地执行回调,但系统调度或者其它回调的执行可能会延迟它们。

注意:技术上来说,poll 阶段控制 timers 什么时候执行。

注意:这个下限时间有个范围:[1, 2147483647],如果设定的时间不在这个范围,将被设置为1。

I/O callbacks

这个阶段执行一些系统操作的回调。比如TCP错误,如一个TCP socket在想要连接时收到ECONNREFUSED,
类unix系统会等待以报告错误,这就会放到 I/O callbacks 阶段的队列执行.
名字会让人误解为执行I/O回调处理程序, 实际上I/O回调会由poll阶段处理.

poll

poll 阶段有两个主要功能:

执行下限时间已经达到的timers的回调,然后
处理 poll 队列里的事件。
当event loop进入 poll 阶段,并且 没有设定的timers(there are no timers scheduled),会发生下面两件事之一:

如果 poll 队列不空,event loop会遍历队列并同步执行回调,直到队列清空或执行的回调数到达系统上限;

如果 poll 队列为空,则发生以下两件事之一:

如果代码已经被setImmediate()设定了回调, event loop将结束 poll 阶段进入 check 阶段来执行 check 队列(里的回调)。
如果代码没有被setImmediate()设定回调,event loop将阻塞在该阶段等待回调被加入 poll 队列,并立即执行。
但是,当event loop进入 poll 阶段,并且 有设定的timers,一旦 poll 队列为空(poll 阶段空闲状态):

event loop将检查timers,如果有1个或多个timers的下限时间已经到达,event loop将绕回 timers 阶段,并执行 timer 队列。

check

这个阶段允许在 poll 阶段结束后立即执行回调。如果 poll 阶段空闲,并且有被setImmediate()设定的回调,event loop会转到 check 阶段而不是继续等待。

setImmediate()实际上是一个特殊的timer,跑在event loop中一个独立的阶段。它使用libuv的API
来设定在 poll 阶段结束后立即执行回调。

通常上来讲,随着代码执行,event loop终将进入 poll 阶段,在这个阶段等待 incoming connection, request 等等。但是,只要有被setImmediate()设定了回调,一旦 poll 阶段空闲,那么程序将结束 poll 阶段并进入 check 阶段,而不是继续等待 poll 事件们 (poll events)

close callbacks

如果一个 socket 或 handle 被突然关掉(比如 socket.destroy()),close事件将在这个阶段被触发,否则将通过process.nextTick()触发

process.nextTick()

process.nextTick() 在Node中属于比较特殊的一个事件,在任意的两个事件阶段之间交替的时候,只要还存在着有process.nextTick()没有被执行则会优先执行 process.nextTick()

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