Node.js Event Loop

- 技术 programming

    第一次接触Node的时候就喜欢上它了,但是那时候学习它的时候,一直感觉入不了门,会写一点但总感觉隔了层膜,挺难受的,后来的渐渐有所感觉是在简单的了解了事件驱动后。再后来就觉得JS层面的Node其实没有太多的东西,于是开始想要去了解下层一点的东西。最近看了一篇非常好的博文,在这里做几点记录。

什么是事件循环

事件轮询

事件队列

简化的事件循环的执行阶段顺序

事件队列的执行顺序

    这里有几个要点:

// 执行顺序不能保证
setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
}, 0);
setImmediate(function() {
    console.log('setImmediate');
});
// setImmediate 一定在 setTimeout 之前执行
const fs = require('fs');

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

事件循环的阶段

当Node.js启动时会初始化event loop, 每一个event loop都会包含按如下顺序循环阶段:

事件循环阶段

如果event loop进入了 poll阶段,且代码未设定timer,将会发生下面情况:

  • 如果poll queue不为空,event loop将同步的执行queue里的callback,直至queue为空,或执行的callback到达系统上限;

如果poll queue为空,将会发生下面情况:

  • 如果代码已经被setImmediate()设定了callback, event loop将结束poll阶段进入check阶段,并执行check阶段的queue (check阶段的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;

如果event loop进入了 poll阶段,且代码设定了timer:

  • 如果poll queue进入空状态时(即poll 阶段为空闲状态),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将按循环顺序进入 timers 阶段,并执行timer queue.
关于这里,我觉得 cNode上这个 [帖子](https://cnodejs.org/topic/57d68794cb6f605d360105bf) 的讨论非常精彩。
//deps/uv/src/unix/core.c
int uv_run(uv_loop_t *loop, uv_run_mode mode) {
	int timeout;
	int r;
	int ran_pending;
	//uv__loop_alive返回的是event loop中是否还有待处理的handle或者request
	//以及closing_handles是否为NULL,如果均没有,则返回0
	r = uv__loop_alive(loop);
	//更新当前event loop的时间戳,单位是ms
	if (!r)
    	uv__update_time(loop);
	while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
    	//使用Linux下的高精度Timer hrtime更新loop->time,即event loop的时间戳
    	uv__update_time(loop);
    	//执行判断当前loop->time下有无到期的Timer,显然在同一个loop里面timer拥有最高的优先级
    	uv__run_timers(loop);
    	//判断当前的pending_queue是否有事件待处理,并且一次将&loop->pending_queue中的uv__io_t对应的cb全部拿出来执行
    	ran_pending = uv__run_pending(loop);
    	//实现在loop-watcher.c文件中,一次将&loop->idle_handles中的idle_cd全部执行完毕(如果存在的话)
    	uv__run_idle(loop);
    	//实现在loop-watcher.c文件中,一次将&loop->prepare_handles中的prepare_cb全部执行完毕(如果存在的话)
    	uv__run_prepare(loop);

    	timeout = 0;
    	//如果是UV_RUN_ONCE的模式,并且pending_queue队列为空,或者采用UV_RUN_DEFAULT(在一个loop中处理所有事件),则将timeout参数置为
    	//最近的一个定时器的超时时间,防止在uv_io_poll中阻塞住无法进入超时的timer中
    	if ((mode == UV_RUN_ONCE && !ran_pending) || mode == UV_RUN_DEFAULT)
        	timeout = uv_backend_timeout(loop);
    	//进入I/O处理的函数(重点分析的部分),此处挂载timeout是为了防止在uv_io_poll中陷入阻塞无法执行timers;并且对于mode为
    	//UV_RUN_NOWAIT类型的uv_run执行,timeout为0可以保证其立即跳出uv__io_poll,达到了非阻塞调用的效果
    	uv__io_poll(loop, timeout);
    	//实现在loop-watcher.c文件中,一次将&loop->check_handles中的check_cb全部执行完毕(如果存在的话)
    	uv__run_check(loop);
    	//执行结束时的资源释放,loop->closing_handles指针指向NULL
    	uv__run_closing_handles(loop);

    	if (mode == UV_RUN_ONCE) {
        	//如果是UV_RUN_ONCE模式,继续更新当前event loop的时间戳
        	uv__update_time(loop);
        	//执行timers,判断是否有已经到期的timer
        	uv__run_timers(loop);
    	}
    	r = uv__loop_alive(loop);
    	//在UV_RUN_ONCE和UV_RUN_NOWAIT模式中,跳出当前的循环
    	if (mode == UV_RUN_ONCE || mode == UV_RUN_NOWAIT)
        	break;
		}
		
	//标记当前的stop_flag为0,表示当前的loop执行完毕
	if (loop->stop_flag != 0)
    	loop->stop_flag = 0;
	//返回r的值
	return r;
}