?Node.js中的事件循環(huán)是如何工作的

作者：盧鑫旺 2023-01-31 16:43:31

根據(jù)Node.js官方網(wǎng)站的說法，事件循環(huán)允許Node.js執(zhí)行非阻塞I/O操作——盡管JavaScript是單線程的——會(huì)盡可能地將操作轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)內(nèi)核中。

?譯者 | 盧鑫旺

當(dāng)我們啟動(dòng)一個(gè)Node.js應(yīng)用程序時(shí)，它會(huì)加載事件循環(huán)并將必要的回調(diào)函數(shù)添加到回調(diào)棧中。在本文中，你將詳細(xì)了解Node.js中的事件循環(huán)是如何工作的。

一、為什么你應(yīng)該了解Node.js中的事件循環(huán)

以下幾點(diǎn)闡述為什么了解事件循環(huán)很重要：

理解事件循環(huán)的原理有助于你寫出更高效的代碼

當(dāng)你的應(yīng)用程序出現(xiàn)異常錯(cuò)誤時(shí)能幫你更容易地調(diào)試你的代碼

二、什么是事件循環(huán)

我們可以把這個(gè)定義分解為三個(gè)關(guān)鍵字：

非阻塞I/O操作
單線程
系統(tǒng)內(nèi)核

1.非阻塞I/O操作

如果一個(gè)操作的執(zhí)行沒有被阻塞，我們就說這個(gè)程序是非阻塞的。既然我們?cè)谶@里提到了非阻塞，那么我們也應(yīng)該提到什么是阻塞。它只是意味著你必須在一個(gè)操作完成后才能再完成另一個(gè)操作。

2.單線程

如果一個(gè)程序只有一個(gè)調(diào)用棧，并且它使用了先進(jìn)先出的概念，在同一個(gè)時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，那么這個(gè)程序就是單線程的。這意味著棧上的第一個(gè)程序總是在下一個(gè)程序之前運(yùn)行。雖然JavaScript看起來是單線程的語言，不過這只取決于它運(yùn)行的環(huán)境。

3.系統(tǒng)內(nèi)核

在這里，內(nèi)核只是指運(yùn)行程序的操作系統(tǒng)。Javascript是單線程的，但Node.js在執(zhí)行多個(gè)輸入輸出(I/O)操作時(shí)能夠不阻塞線程。它通過盡可能將此操作交給操作系統(tǒng)(例如Linux、Windows、Mac OS X等)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。操作大多被轉(zhuǎn)移到操作系統(tǒng)中；這就是Javascript與Node.js的區(qū)別。

三、Node.js中的事件循環(huán)是如何工作的

當(dāng)我們啟動(dòng)node應(yīng)用程序時(shí)，事件循環(huán)立即開始運(yùn)行。事件循環(huán)有多個(gè)階段，每個(gè)階段都有要執(zhí)行的回調(diào)隊(duì)列。當(dāng)事件循環(huán)被添加到特定階段時(shí)，它將在該特定階段執(zhí)行一些操作，然后在該階段隊(duì)列中執(zhí)行一些回調(diào)。

這將一直持續(xù)到隊(duì)列為空或已經(jīng)執(zhí)行了最大數(shù)量的回調(diào)函數(shù)。當(dāng)達(dá)到限制時(shí)，事件循環(huán)會(huì)進(jìn)入下一階段執(zhí)行相同的操作。

有四個(gè)最重要的階段：

到期時(shí)間回調(diào)
I/O輪詢和回調(diào)
setImmediate回調(diào)
close回調(diào)

1.到期時(shí)間回調(diào)

該階段負(fù)責(zé)處理過期定時(shí)器的回調(diào)函數(shù)。

舉例：

setTimeout (()=> console.log ('expired timers'), 1000)

是一個(gè)函數(shù)，它設(shè)置了一個(gè)在一定時(shí)間后過期的定時(shí)器。

因此，如果這個(gè)定時(shí)器有回調(diào)函數(shù)的話，那么它們將是事件循環(huán)首先處理的函數(shù)。

如果計(jì)時(shí)器稍后到期，在處理其他某個(gè)階段的時(shí)間內(nèi)，則只有當(dāng)事件循環(huán)返回到第一階段時(shí)，才會(huì)調(diào)用該計(jì)時(shí)器的回調(diào)。它在所有四個(gè)階段都是這樣工作的。

2.I/O輪詢和回調(diào)

輪詢基本上意味著搜索準(zhǔn)備好處理的新I/O事件，并將其放入回調(diào)隊(duì)列。理解在Node應(yīng)用程序的上下文中，I/O只是指網(wǎng)絡(luò)和文件訪問之類的事情，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

舉例：

fs.readFile('file.txt', (e, d)) =>

console.log(‘File read’)

})

在這個(gè)階段，99%的代碼都會(huì)被執(zhí)行，因?yàn)樵诘湫偷腘ode應(yīng)用程序中，我們需要做的大部分工作都與網(wǎng)絡(luò)和讀取文件有關(guān)。

3.setImmediate回調(diào)

如果我們想在輪詢和執(zhí)行階段的I/O之后立即處理回調(diào)，我們使用這個(gè)特殊的計(jì)時(shí)器。這在一些更高級(jí)的情況下可能是重要的。

setImmediate(() => setImmediate(() =>

console.log('immediate');

});

4.close回調(diào)

在這個(gè)階段，所有的close關(guān)閉事件都會(huì)被處理，例如，當(dāng)一個(gè)Web服務(wù)器關(guān)閉時(shí)。這就完成了事件循環(huán)的第四個(gè)階段。

注意：Node.js事件循環(huán)內(nèi)部還使用了其他事件，但就本文而言，以上四個(gè)事件對(duì)我們來說是至關(guān)重要的。

如上所述，我們完成了這個(gè)過程，這只是事件循環(huán)中的一個(gè)周期。循環(huán)結(jié)束后，Node.js決定是繼續(xù)循環(huán)還是退出循環(huán)。

Node只是通過檢查是否有任務(wù)(例如定時(shí)器或I/0任務(wù))仍然在后臺(tái)運(yùn)行來做到這一點(diǎn)。如果沒有，它就會(huì)退出應(yīng)用程序。如果有待處理的任務(wù)，它們會(huì)繼續(xù)處理下一個(gè)任務(wù)，例如處理HTTP請(qǐng)求或讀取文件。

這基本上就是Node事件循環(huán)的全部內(nèi)容。

四、避免阻塞事件循環(huán)

因?yàn)镹ode.js中的所有內(nèi)容最終都運(yùn)行在單個(gè)線程中，你可以讓數(shù)百萬用戶同時(shí)訪問同一個(gè)池，這使得Nde.js非常輕量級(jí)和可擴(kuò)展。但與此同時(shí)，它有阻塞單個(gè)線程的危險(xiǎn)，這將使整個(gè)應(yīng)用程序變慢，甚至停止應(yīng)用程序。