成为自信的node.js开发者(二)
共 9579字,需浏览 20分钟
·
2021-06-03 18:16
作者:雾豹
原文地址:https://juejin.im/post/5c6a785951882562986cf126
相关推荐阅读:成为自信的node.js开发者(一)
这一章,我们来学习一下event_loop, 本文内容旨在厘清浏览器(browsing context)和Node环境中不同的 Event Loop。
首先清楚一点:浏览器环境和 node环境的event-loop
完全不一样。
浏览器环境
为了协调事件、用户交互、脚本、UI渲染、网络请求等行为,用户引擎必须使用Event Loop
。event loop
包含两类:基于browsing contexts,基于worker。
本文讨论的浏览器中的EL基于browsing contexts
上面图中,关键性的两点:
同步任务直接进入主执行栈(call stack)中执行
等待主执行栈中任务执行完毕,由EL将异步任务推入主执行栈中执行
task——宏任务
task在网上也被成为macrotask
(宏任务)
宏任务分类:
script代码
setTimeout/setInterval
setImmediate (未实现)
I/O
UI交互
宏任务特征
一个event loop
中,有一个或多个 task队列。
不同的task会放入不同的task队列中:比如,浏览器会为鼠标键盘事件分配一个task队列,为其他的事件分配另外的队列。
先进队列的先被执行
microtask——微任务
微任务
微任务的分类
通常下面几种任务被认为是microtask
promise(promise
的then
和catch
才是microtask,本身其内部的代码并不是)
MutationObserver
process.nextTick(nodejs环境中)
微任务特性
一个EL中只有一个microtask队列。
event-loop的循环过程
一个EL只要存在,就会不断执行下边的步骤:
先执行同步代码,所有微任务,一个宏任务,所有微任务(,更新渲染),一个宏任务,所有微任务(,更新渲染)……
执行完microtask队列里的任务,有可能会渲染更新。在一帧以内的多次dom变动浏览器不会立即响应,而是会积攒变动以最高60HZ的频率更新视图
例子
setTimeout(() => console.log('setTimeout1'), 0);
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout2');
Promise.resolve().then(() => {
console.log('promise3');
Promise.resolve().then(() => {
console.log('promise4');
})
console.log(5)
})
setTimeout(() => console.log('setTimeout4'), 0);
}, 0);
setTimeout(() => console.log('setTimeout3'), 0);
Promise.resolve().then(() => {
console.log('promise1');
})
打印出来的结果是 :
promise1
setTimeout1
setTimeout2
'promise3'
5
promise4
setTimeout3
setTimeout4
另外一个例子:
console.log('script start')
async function async1() {
await async2()
console.log('async1 end')
}
async function async2() {
console.log('async2 end')
}
async1()
setTimeout(function () {
console.log('setTimeout')
}, 0)
new Promise(resolve => {
console.log('Promise')
resolve()
})
.then(function () {
console.log('promise1')
setTimeout(() => {
console.log('sssss')
}, 0)
})
.then(function () {
console.log('promise2')
})
console.log('script end')
在浏览器内输出结果如下, node内输出结果不同
'script start'
'async2 end'
'Promise'
'script end'
'async1 end'
'promise1'
'promise2'
'setTimeout'
'sssss'
await 只是
fn().then()
这些写法的语法糖,相当于await
那一行代码下面的代码都被当成一个微任务,推入到了microtask queue
中顺序:执行完同步任务,执行微任务队列中的全部的微任务,执行一个宏任务,执行全部的微任务
node 环境中
Node中的event-loop
由 libuv库 实现,js是单线程的,会把回调和任务交给libuv
event loop
首先会在内部维持多个事件队列,比如 时间队列、网络队列等等,而libuv会执行一个相当于 while true的无限循环,不断的检查各个事件队列上面是否有需要处理的pending状态事件,如果有则按顺序去触发队列里面保存的事件,同时由于libuv的事件循环每次只会执行一个回调,从而避免了 竞争的发生
个人理解,它与浏览器中的轮询机制(一个task,所有microtasks;一个task,所有microtasks…)最大的不同是,node轮询有phase(阶段)的概念,不同的任务在不同阶段执行,进入下一阶段之前执行所有的process.nextTick() 和 所有的microtasks。
阶段
timers阶段
在这个阶段检查是否有超时的timer(setTimeout/setInterval),有的话就执行他们的回调
但timer设定的阈值不是执行回调的确切时间(只是最短的间隔时间),node内核调度机制和其他的回调函数会推迟它的执行
由poll阶段来控制什么时候执行timers callbacks
I/O callback 阶段
处理异步事件的回调,比如网络I/O,比如文件读取I/O,当这些事件报错的时候,会在 `I/O` callback阶段执行
poll 阶段
这里是最重要的阶段,poll阶段主要的两个功能:
处理poll queue的callbacks
回到timers phase执行timers callbacks(当到达timers指定的时间时)
进入poll阶段,timer的设定有下面两种情况:
1. event loop进入了poll阶段, **未设定timer**
poll queue不为空:event loop将同步的执行queue里的callback,直到清空或执行的callback到达系统上限
poll queue为空
如果有设定` callback`, event loop将结束poll阶段进入check阶段,并执行check queue (check queue是 setImmediate设定的)
如果代码没有设定setImmediate() callback,event loop将阻塞在该阶段等待callbacks加入poll queue
2. event loop进入了 poll阶段, **设定了timer**
如果poll进入空闲状态,event loop将检查timers,如果有1个或多个timers时间时间已经到达,event loop将回到 timers 阶段执行timers queue
这里的逻辑比较复杂,流程可以借助下面的图进行理解:
![](https://ws1.sinaimg.cn/large/006tKfTcgy1g0anodoa11j311i0h0t8w.jpg)
check 阶段
一旦poll队列闲置下来或者是代码被`setImmediate`调度,EL会马上进入check phase
close callbacks
关闭I/O的动作,比如文件描述符的关闭,连接断开等
如果socket突然中断,close事件会在这个阶段被触发
同步的任务执行完,先执行完全部的process.nextTick()
和 全部的微任务队列,然后执行每一个阶段,每个阶段执行完毕后,
注意点
setTimeout 和 setImmediate
调用阶段不一样
不同的io中,执行顺序不保证
二者非常相似,区别主要在于调用时机不同。
setImmediate
设计在poll阶段完成时执行,即check段;
setTimeout
设计在poll阶段为空闲时,且设定时间到达后执行,但它在timer阶段执行
setTimeout(function timeout () {
console.log('timeout');
},0);
setImmediate(function immediate () {
console.log('immediate');
});
对于以上代码来说,setTimeout 可能执行在前,也可能执行在后。
首先 setTimeout(fn, 0) === setTimeout(fn, 1)
,这是由源码决定的。
如果在准备时候花费了大于 1ms 的时间,那么在 timer 阶段就会直接执行 setTimeout 回调。
如果准备时间花费小于 1ms,那么就是 setImmediate 回调先执行了。
也就是说,进入事件循环也是需要成本的。有可能进入event loop 时,setTimeout(fn, 1)
还在等待timer中,并没有被推入到 time 事件队列
,而setImmediate
方法已经被推入到了 check事件队列
中了。那么event_loop 按照time
、i/o
、poll
、check
、close
顺序执行,先执行immediate
任务。
也有可能,进入event loop 时,setTimeout(fn, 1)
已经结束了等待,被推到了time
阶段的队列中,如下图所示,则先执行了timeout
方法。
所以,setTimeout
setImmediate
哪个先执行,这主要取决于,进入event loop 花了多长时间。
但当二者在异步i/o callback内部调用时,总是先执行setImmediate,再执行setTimeout
const fs = require('fs')
fs.readFile(__filename, () => {
setTimeout(() => {
console.log('timeout');
}, 0)
setImmediate(() => {
console.log('immediate')
})
})
在上述代码中,setImmediate 永远先执行。因为两个代码写在 IO 回调中,IO 回调是在 poll 阶段执行,当回调执行完毕后队列为空,发现存在 setImmediate 回调,所以就直接跳转到 check 阶段去执行回调了。
process.nextTick() 和 setImmediate()
官方推荐使用
setImmediate()
,因为更容易推理,也兼容更多的环境,例如浏览器环境
process.nextTick()
在当前循环阶段结束之前触发
setImmediate()
在下一个事件循环中的check阶段触发
通过process.nextTick()
触发的回调也会在进入下一阶段前被执行结束,这会允许用户递归调用 process.nextTick()
造成I/O被榨干,使EL不能进入poll阶段
因此node作者推荐我们尽量使用setImmediate,因为它只在check阶段执行,不至于导致其他异步回调无法被执行到
例子
console.log('start')
setTimeout(() => {
console.log('timer1')
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise1')
})
}, 0)
setTimeout(() => {
console.log('timer2')
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise2')
})
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise3')
})
console.log('end')
注意:主栈执行完了之后,会先清空 process.nextick() 队列和microtask队列中的任务,然后按照每一个阶段来执行先处理异步事件的回调,比如网络I/O,比如文件读取I/O。当这些I/O动作都结束的时候,在这个阶段会触发它们的
另外一个例子
const {readFile} = require('fs')
setTimeout(() => {
console.log('1')
}, 0)
setTimeout(() => {
console.log('2')
}, 100)
setTimeout(() => {
console.log('3')
}, 200)
readFile('./test.js', () => {
console.log('4')
})
readFile(__filename, () => {
console.log('5')
})
setImmediate(() => {
console.log('立即回调')
})
process.nextTick(() => {
console.log('process.nexttick的回调')
})
Promise.resolve().then(() => {
process.nextTick(() => {
console.log('nexttick 第二次回调')
})
console.log('6')
}).then(() => {
console.log('7')
})
上面代码的结果是:
process.nexttick的回调
6
7
nexttick 第二次回调
1
立即回调
4
5
2
3
上面代码需要注意点:
下面两个回调任务,要等
100ms
和200ms
才能被推入到timers
阶段的任务队列两个读取文件的回调,需要等待读取完成后,才能被推入到
poll
阶段的任务队列。(不是被推入到io
阶段的任务队列,只有读取失败等异常的回调,才会被推入到io
阶段的任务队列)在微任务里面,新添加的
process.nextTick()
也会在新阶段的开始之前被执行。简单理解为,在每一个阶段的任务队列开始之前,都需要全部清空process.nextTick
和microtask
任务队列
一个误区
自己在验证上面的想法的时候,实验过很多代码,从未失手过,但是当实验到下面的代码时:
Promise.resolve().then(() => {
console.log(1)
Promise.resolve().then(() => {
console.log(2)
})
}).then(() => {
console.log(3)
})
按照上面我们讲的,这里应该是输出132
, 但是反复验证,在 node
实际输出的是 123
,连续好几天都不得其解,后来看到一个问答,才恍然大悟:https://stackoverflow.com/questions/36870467/what-is-the-order-of-execution-in-javascript-promises
首先,上面的代码,在.then()
的回调函数中去执行promise.resolve()
, 实际上是, 在目前的promise 链
中新建了一个独立的 promise链
。你没有任何办法保证这两个哪个先执行完,这实际上是node引擎 的一个bug,就像一口气发出两个请求,并不知道哪个请求先返回。
每次我们都能得到相同的结果是因为,我们Promise.resolve()
里面恰好没有异步的操作,这并不是event-loop
专门设计成这样的。
所以,不必花太多的时间,在上面的代码中,实际写代码中,也不会出现这种情况。