node的事件机制

Faremax 发布于2019-08-20 14:34 / 2870人阅读

摘要：什么是事件循环尽管是单线程的，事件循环机制，通过在合适的时候把操作交给系统内核，从而允许执行非阻塞的操作当操作完成时，内核告知，合适的回调函数会被加入轮询队列，最终被执行。结果长时间的运行回调函数允许运行事件比的阈值更长。

什么是事件循环（event loop）？

尽管js是单线程的，事件循环机制，通过在合适的时候把操作交给系统内核，从而允许node执行非阻塞的io操作
当操作完成时，内核告知node.js，合适的回调函数会被加入轮询队列，最终被执行。
Node.js启动的时候，初始化event loop，处理提供的脚本，脚本中可能调用异步API，调度timers，或者调用process.nextTick()，然后处理event loop

下图是简化的事件循环操作顺序图overview

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

图中每个box就是一个phase，每个phase有一个先进先出的回调函数的队列，
event loop进入了一个phase，就会执行phase中所有的操作，然后执行回调函数，直到队列耗尽了，或者回调函数执行数量到达最大数，接下来就去下一个phase

因为任何一个操作都可能调度更多的操作，而且poll phase中新的事件由内核排队，所以正在轮询的事件在被处理的时候，poll事件们可能会排队。
结果：长时间的运行回调函数允许poll phase运行事件比timer的阈值更长。

phase overview 阶段概况

timers：执行由setTimeout() and setInterval()调度的回调函数

I/O callbacks：执行所有的回调函数，除了 close callbacks（由timers，setImmediate（）调度）

idle, prepare：内部使用

poll：获取新的io事件，当合适的时候，node会阻塞在这里

check: setImmediate()回调函数会在这里调用

close callbacks: e.g. socket.on("close", ...)

每次运行event loop，node检查是否有对任何异步io或者timers的等待，没有就关闭

Phases in Detail（各阶段细述） timers

timers指定阈值（threshold）之后，会执行回调函数，但threshold不是执行回调函数的确切时间（只是最短时间）。
timers回调函数一旦可以执行了就会被执行。然而操作系统的调度或者其他的回调函数可能推迟它的执行。
由poll phase来控制什么时候timers被执行

var fs = require("fs");
function someAsyncOperation (callback) {
  // Assume this takes 95ms to complete
  fs.readFile("/path/to/file", callback);
}
var timeoutScheduled = Date.now();
setTimeout(function () {
  var delay = Date.now() - timeoutScheduled;
  console.log(delay + "ms have passed since I was scheduled");
}, 100);
// do someAsyncOperation which takes 95 ms to complete
someAsyncOperation(function () {
  var startCallback = Date.now();
  // do something that will take 10ms...
  while (Date.now() - startCallback < 10) {
    ; // do nothing
  }
});

一开始timer被调度，里面的回调函数执行log。
然后事件循环进入poll phase，此时队列是空的（因为fs.readFile()没有完成），所以就会等着，直到最早的timer的阈值（100）到时间，等了95 ms（还没到，毕竟定的是100），fs.readFile() 这个时候完成了，所以它的回调函数就回被加poll的队列并且被执行（执行10s），当回调函数完成了，队列又空了，所以，event loop将会看到timer的阈值（100）已经到了，
然后回到timers这个phase去执行timers的回调函数，也就是，打印出105秒

为了防止poll phase 独占耗尽 event loop，libuv 也有一个最大值（基于系统），会在超过最大值之前停止轮询更多的事件。

I/O callbacks

为系统操作（比如tcp错误类型）执行回调函数
当tcp socket尝试连接时接收到ECONNREFUSED，类unix系统将会想报道错误，要会在这个phase排队执行。

poll

poll phase有两个功能

为到了时间的timers执行脚本，然后

处理poll队列的事件

当event loop 进入poll phase且没有timers被调度，下面的事情会发生

poll不空，

通过回调函数队列迭代的执行

poll栈是空的

如果脚本已经被setImmediate()调度，事件循环将会终止poll phase，到check phase去执行那些被调度的脚本

等着回调函数被加进队列，然后立马执行它
一旦poll空了，event loop将回检查timers有没有thresholds到了，有的话，wrap back to the timers phase，然后执行timers的回调函数

check

特别的 timer

close callbacks setImmediate and setTimeout()

在poll完成以后执行

在最小事件之后执行

执行顺序：
依赖于调用的上下文

如果都在main module ，事件会被进程的性能限制（被其他应用影响）

not within an I/O cycle：不确定的

within an I/O cycle：immediate总是先（更好）

// timeout_vs_immediate.js
setTimeout(function timeout () {
  console.log("timeout");
},0);

setImmediate(function immediate () {
  console.log("immediate");
});

// timeout_vs_immediate.js
var fs = require("fs")

fs.readFile(__filename, () => {
  setTimeout(() => {
    console.log("timeout")
  }, 0)
  setImmediate(() => {
    console.log("immediate")
  })
})

The Node.js Event Loop, Timers

参考：

GPU云服务器云服务器事件机制事件冒泡机制事件注册机制 extjs 事件机制

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