大家好，我是你们今天的Node.js Event Loop讲师，代号“异步侠”。今天咱们来聊聊Node.js的心脏——Event Loop。这玩意儿听起来玄乎，但理解了它，你就能像掌握了超能力一样，轻松驾驭Node.js的异步世界。
Event Loop：Node.js的动力引擎
想象一下，Node.js就像一家高效的餐厅。客人（请求）来了，服务员（Node.js）不会傻等一个客人吃完才服务下一个，而是快速记录下客人的需求（回调函数），然后交给后厨（底层C++代码）处理。服务员接着去服务其他客人，等后厨把菜做好，再通知服务员上菜。这个“通知”和“上菜”的过程，就是Event Loop发挥作用的地方。
Event Loop是一个不断循环的过程，它负责监听并处理各种事件，让Node.js能够以非阻塞的方式处理并发请求。它的主要任务就是从事件队列中取出事件并执行对应的回调函数。
Event Loop的六大阶段：环环相扣的生死时速
Event Loop不是一个简单的循环，而是由六个不同的阶段组成，每个阶段负责处理特定类型的回调函数。这六个阶段就像赛车跑道上的不同弯道，每个弯道都有其独特的挑战和策略。理解这些阶段的执行顺序，能让你写出更高效、更健壮的Node.js代码。
让我们来深入了解这六个阶段：
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Timers（定时器阶段）：
- 任务： 处理
setTimeout()和setInterval()到期的回调函数。 - 执行顺序： 检查是否有定时器到期，如果有，执行它们的回调函数。
- 特点： 并非精确计时，可能会因为其他任务的阻塞而延迟执行。
console.log("开始"); setTimeout(() => { console.log("setTimeout 回调"); }, 1000); console.log("结束"); // 输出： // 开始 // 结束 // (1秒后) // setTimeout 回调在这个例子中，
setTimeout的回调函数会在至少1秒后执行。注意，"结束"会先于"setTimeout 回调"打印，因为setTimeout的回调函数会被放入定时器队列，等待Event Loop的下一轮循环处理。深入Timer阶段:
setTimeout(callback, delay): 在delay毫秒后将callback添加到计时器队列。setInterval(callback, delay): 每隔delay毫秒将callback添加到计时器队列。
需要注意的是，
delay只是一个最小延迟，实际执行时间可能会更长，取决于Event Loop的繁忙程度。 如果在 timers 阶段执行回调花费了很长时间，可能会导致后续的 poll 阶段延迟。 - 任务： 处理
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Pending callbacks（待定回调阶段）：
- 任务： 执行延迟到下一个循环迭代的某些系统操作的回调函数。
- 执行顺序： 处理上一轮循环中被延迟的回调函数，主要用于处理一些系统级别的错误。
- 特点： 相对较少使用，主要由Node.js内部使用。
这个阶段处理的是一些不太常见的系统级别的回调，例如TCP错误后的回调。 一般开发者很少直接接触这个阶段。
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Poll（轮询阶段）：
- 任务： 检索新的 I/O 事件; 执行与 I/O 相关的回调函数（除了 close callbacks、定时器回调和
setImmediate()回调）。 - 执行顺序：
- 如果 poll 队列非空，遍历队列并同步执行回调函数，直到队列为空或达到系统限制。
- 如果 poll 队列为空：
- 如果设置了
setImmediate()回调，结束 poll 阶段，进入 check 阶段执行setImmediate()回调。 - 如果没有设置
setImmediate()回调，则等待新的 I/O 事件到达，并立即执行相应的回调函数。
- 如果设置了
- 特点： 这是 Event Loop 中最重要的阶段之一，负责处理大部分 I/O 操作。
const fs = require('fs'); fs.readFile('test.txt', (err, data) => { if (err) throw err; console.log("文件读取完成:", data.toString()); }); console.log("程序继续执行"); // 输出（假设 test.txt 存在且包含内容）： // 程序继续执行 // 文件读取完成: (test.txt 的内容)在这个例子中，
fs.readFile的回调函数会在文件读取完成后，在 poll 阶段被执行。 "程序继续执行" 会先于 "文件读取完成" 打印， 因为读取文件是一个异步操作，其回调会被放入 poll 队列。深入Poll阶段:
- I/O 事件: 指的是来自文件系统、网络等外部资源的事件。
- 阻塞: 如果没有 I/O 事件到达，poll 阶段会阻塞，等待事件到来。
setImmediate()的影响:setImmediate()会强制 poll 阶段结束，进入 check 阶段，从而尽快执行setImmediate()的回调。
- 任务： 检索新的 I/O 事件; 执行与 I/O 相关的回调函数（除了 close callbacks、定时器回调和
-
Check（检查阶段）：
- 任务： 执行
setImmediate()回调函数。 - 执行顺序： 执行所有
setImmediate()回调函数。 - 特点：
setImmediate()回调函数总是在 poll 阶段完成后立即执行。
console.log("开始"); setImmediate(() => { console.log("setImmediate 回调"); }); console.log("结束"); // 输出： // 开始 // 结束 // setImmediate 回调在这个例子中，
setImmediate的回调函数会在 "结束" 之后立即执行。setImmediate()旨在将回调函数推迟到下一个事件循环迭代中执行。setImmediate()vssetTimeout(callback, 0):虽然它们看起来很相似，但
setImmediate()和setTimeout(callback, 0)有着微妙但重要的区别:setImmediate()的回调函数总是在 poll 阶段完成后立即执行。setTimeout(callback, 0)的回调函数可能会在 timers 阶段的下一次迭代中执行，取决于 Event Loop 的状态。
通常，
setImmediate()比setTimeout(callback, 0)性能更好，因为它避免了 timers 阶段的检查。 - 任务： 执行
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Close callbacks（关闭回调阶段）：
- 任务： 执行
socket.on('close', ...)回调函数。 - 执行顺序： 处理一些关闭事件的回调函数，例如 socket 连接关闭。
- 特点： 用于清理资源和处理连接关闭等事件。
const net = require('net'); const server = net.createServer((socket) => { socket.on('close', () => { console.log('Socket 连接已关闭'); }); socket.write('Hello, client!n'); socket.end(); // 关闭连接 }); server.listen(3000, () => { console.log('Server listening on port 3000'); }); // (客户端连接并断开后) // 输出： // Server listening on port 3000 // Socket 连接已关闭在这个例子中，当 socket 连接关闭时，
socket.on('close', ...)的回调函数会在 close callbacks 阶段被执行。 - 任务： 执行
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清空微任务队列
- 任务： 在每个阶段结束之后，Event Loop会去清空微任务队列。
- 执行顺序： 微任务队列中的任务会被优先执行，直到队列为空。
- 特点： 微任务包括
Promise.then/catch/finally的回调，MutationObserver的回调。
Promise.resolve().then(() => console.log("Promise.then")); setImmediate(() => console.log("setImmediate")); console.log("同步代码"); // 输出: // 同步代码 // Promise.then // setImmediate在这个例子中，即使
setImmediate在代码中更早出现，Promise.then的回调也会先于setImmediate的回调执行，因为微任务队列会在setImmediate回调被添加到事件队列之前被清空。
Event Loop 的循环往复：生生不息的异步生命力
Event Loop 就是这样周而复始地循环执行这六个阶段，不断地处理事件和回调函数。 一个完整的 Event Loop 循环称为一个 "tick"。
一张表格总结 Event Loop 的六大阶段：
| 阶段 | 任务 | 执行顺序 | 特点 |
|---|---|---|---|
| Timers | 处理 setTimeout() 和 setInterval() 到期的回调函数。 |
检查是否有定时器到期，如果有，执行它们的回调函数。 | 并非精确计时，可能会因为其他任务的阻塞而延迟执行。 |
| Pending callbacks | 执行延迟到下一个循环迭代的某些系统操作的回调函数。 | 处理上一轮循环中被延迟的回调函数，主要用于处理一些系统级别的错误。 | 相对较少使用，主要由Node.js内部使用。 |
| Poll | 检索新的 I/O 事件; 执行与 I/O 相关的回调函数（除了 close callbacks、定时器回调和 setImmediate() 回调）。 |
如果 poll 队列非空，遍历队列并同步执行回调函数，直到队列为空或达到系统限制。如果 poll 队列为空：如果设置了setImmediate()回调，结束 poll 阶段，进入 check 阶段执行 setImmediate() 回调。如果没有设置setImmediate()回调，则等待新的 I/O 事件到达，并立即执行相应的回调函数。 |
这是 Event Loop 中最重要的阶段之一，负责处理大部分 I/O 操作。如果 I/O 事件到达，poll 阶段会立即执行相应的回调函数。如果没有 I/O 事件到达，poll 阶段会阻塞，等待事件到来。 |
| Check | 执行 setImmediate() 回调函数。 |
执行所有 setImmediate() 回调函数。 |
setImmediate() 回调函数总是在 poll 阶段完成后立即执行。 |
| Close callbacks | 执行 socket.on('close', ...) 回调函数。 |
处理一些关闭事件的回调函数，例如 socket 连接关闭。 | 用于清理资源和处理连接关闭等事件。 |
| 清空微任务队列 | 在每个阶段结束之后，Event Loop会去清空微任务队列 | 微任务队列中的任务会被优先执行，直到队列为空 | 微任务包括 Promise.then/catch/finally 的回调，MutationObserver 的回调 |
一些重要的注意事项：
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process.nextTick():process.nextTick()的回调函数会被添加到 "next tick" 队列，它会在当前操作完成后，Event Loop 的下一个 tick 开始 之前 执行。 这意味着它会在任何 I/O 事件、定时器或setImmediate()之前执行。process.nextTick()的回调会优先于其他任何异步操作执行。 滥用process.nextTick()可能会导致 "starvation" 问题，阻止 Event Loop 进入后续阶段。console.log('开始'); process.nextTick(() => { console.log('process.nextTick 回调'); }); setImmediate(() => { console.log('setImmediate 回调'); }); console.log('结束'); // 输出： // 开始 // 结束 // process.nextTick 回调 // setImmediate 回调 -
阻塞 Event Loop 的危害： 如果某个阶段的回调函数执行时间过长，会导致 Event Loop 阻塞，影响 Node.js 的性能和响应速度。 避免在回调函数中执行耗时的同步操作。
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理解异步编程的重要性： Event Loop 的核心在于异步编程。 充分利用异步操作，例如使用
async/await、Promise和回调函数，可以避免阻塞 Event Loop，提高 Node.js 的并发处理能力。
实战演练：模拟 Event Loop 的运行
为了更好地理解 Event Loop 的运行机制，让我们来模拟一个简单的 Event Loop 运行场景：
console.log("开始");
setTimeout(() => {
console.log("setTimeout 1");
}, 0);
setImmediate(() => {
console.log("setImmediate");
});
setTimeout(() => {
console.log("setTimeout 2");
}, 0);
process.nextTick(() => {
console.log("process.nextTick");
});
Promise.resolve().then(() => {
console.log("Promise");
});
console.log("结束");
// 预测输出：
// 开始
// 结束
// process.nextTick
// Promise
// setTimeout 1
// setTimeout 2
// setImmediate解释：
- "开始" 和 "结束" 会首先被打印，因为它们是同步代码。
process.nextTick的回调函数会在当前操作完成后，Event Loop 的下一个 tick 开始 之前 执行，因此 "process.nextTick" 会在 "结束" 之后立即打印。Promise.resolve().then()是一个微任务，会在process.nextTick之后，setTimeout和setImmediate之前执行。setTimeout和setImmediate的回调函数会被放入相应的队列，等待 Event Loop 的后续阶段处理。- 由于
setTimeout的延迟时间为 0，它们的回调函数会在 timers 阶段的下一次迭代中执行。 setImmediate的回调函数会在 check 阶段执行。
总结：
Event Loop 是 Node.js 的核心机制，理解它的运行原理对于编写高性能的 Node.js 应用至关重要。 通过了解 Event Loop 的六个阶段、process.nextTick() 的作用以及异步编程的重要性，你可以更好地控制 Node.js 的执行流程，避免阻塞 Event Loop，并充分利用 Node.js 的并发处理能力。 记住，掌握 Event Loop，就掌握了 Node.js 的灵魂。
今天就讲到这里，希望你们都能成为异步编程大师！下次再见！