Node.js Event Loop各阶段讲解

Event Loop阶段描述图

timers

timer阶段处理setTimeout于setInterval回调，开始处理的时机与poll阶段有关联。

pending callbacks

该阶段执行某些系统操作的回调，比如TCP套接字在连接时收到ECONNREFUSED。

网上有一些将该阶段称为I/O callbacks的文章都是过时错误的，具体可以移步Node.js官方库下面的这个issue: #1118。

idle, prepare

内部使用，忽略。

poll

poll是一个核心阶段，等新I/O事件的触发，以及执行I/O相关回调。Node.js中出现异步的绝大部分情况都是I/O操作，它们的回调基本都在这个阶段被执行。

poll阶段主要做两件事：

• 计算需要为新的的I/O事件等待多久

当进入poll阶段，如果队列为空且不存在setImmediate与就绪的timer，Node.js会在这里block一定的时间等待新的I/O事件到来，然后立即执行其回调。这种情况具体block等待多久是不具体的，但如果在block一定时间后仍没有新到达的I/O事件，可以肯定循环依旧会进入check阶段或者回到timer阶段。

• 处理该阶段队列中的事件

当进入poll阶段，如果队列不为空且没有就绪的timer，Node.js会在这里执行队列中的callback直到队列为空或者执行的callback数达到系统设定的某个值。随后Node.js检查是否存在预设的setImmediate，存在话就进入check阶段，否则开始检查timer就绪情况选择回到timer阶段或者进入check阶段。

对于poll阶段，通过阅读官方的文档有些细节也没弄清楚，用伪代码表示出来：

enter pool phase:
if (has timer scheduled) {
  // 官方没有提到这种情况会做什么
}
else {
  if (isEmpty(queue)) {
    if (has(setImmediate)) {
      // 进入check阶段
    }
    else if (!isEmpty(timer)) {
      // 回到timer阶段
    }
    else {
      // 等待新的I/O事件
      // 新的I/O事件触发回调立即执行，执行完成之后的逻辑不清楚
    }
    // 目前看来只有存在setImmediate时才会进入check阶段，这肯定不合理
  }
  if (!isEmpty(queue)) {
    let result = execute(queue);
    if (result === 'queue is empty') {
      // 官方没讲后续逻辑
      // 猜测是回到队列为空的处理逻辑中
    }
    if (result === 'reached hard limit') {
      // 官方没有解释这里的后续逻辑
      // 也许与queue is empty一样对待
    }
  }
}

疑惑重点是从poll阶段出来的时机以及去向不是非常明确，但以我目前的水平和精力只能到此为止。

check

当poll阶段执行完成会进入到check阶段执行，该阶段的执行内容是所有setImmediate回调。

close callbacks

socket的异常关闭，'close'事件的回调会在该阶段执行。

process.nextTick

process.nextTick经常被用来做异步调用，但它并不属于事件循环的内容，process.nextTick中的回调被放在nextTickQueue中等待“当前操作”完成后被立即处理，与事件循环中的阶段没有联系，当前操作的原文定义是：“An operation is defined as a transition from the underlying C/C++ handler, and handling the JavaScript that needs to be executed.”，指的是在一段Javascript代码执行完切换到C/C++层时会处理nextTickQueue。

文章提到了一个特例是Deduplication，这是Node.js内部一个优化特性，当在timer和check阶段，同时有多个需要执行的回调时，切换只会发生一次，所以nextTick回调执行在这种情况下看似有所延后。

代码示例：

setImmediate(() => {
  console.log('1');
  process.nextTick(() => console.log('2'));
});
setImmediate(() => {
  console.log('3');
  process.nextTick(() => console.log('4'));
});

存在两个setImmediate，进入check阶段后需要在执行所有setImmediate的回调代码后才会产生切换，从而执行nextTick回调，因此上面代码的运行结果是：“1 3 2 4”，除上述场景外，nextTick都会先于setImmediate执行。

总结

因为Node.js的Event Loop我看了有那么2、3回，但经常忘，所以这次记录下来，做个备忘。由于太多知识容易忘记，又发现写文章的一个优点：“帮助记忆便于复习”。