Node 定时器详解

淩亂°似流年 2022-05-30 00:24 156阅读 0赞

本文转自 阮一峰[http://www.ruanyifeng.com/blog/2018/02/node-event-loop.html][http_www.ruanyifeng.com_blog_2018_02_node-event-loop.html]  
JavaScript 是单线程运行，异步操作特别重要。  
Node 的异步语法比浏览器更复杂，因为它可以跟内核对话，不得不搞了一个专门的库 libuv 做这件事。这个库负责各种回调函数的执行时间，毕竟异步任务最后还是要回到主线程，一个个排队执行。  
![这里写图片描述][bg2018022301.jpg]  
为了协调异步任务，Node 居然提供了四个定时器，让任务可以在指定的时间运行。

setTimeout() setInterval() setImmediate() process.nextTick()

前两个是语言的标准，后两个是 Node 独有的。它们的写法差不多，作用也差不多，不太容易区别。

你能说出下面代码的运行结果吗？

// test.js
    setTimeout(() => console.log(1)); setImmediate(() => console.log(2)); process.nextTick(() => console.log(3)); Promise.resolve().then(() => console.log(4)); (() => console.log(5))(); $ node test.js 5 3 4 1 2

如果你能一口说对，可能就不需要再看下去了。本文详细解释，Node 怎么处理各种定时器，或者更广义地说，libuv 库怎么安排异步任务在主线程上执行。

// test.js
    //追加在次轮循环的异步任务
    setTimeout(() => console.log(1)); setImmediate(() => console.log(2)); //追加在本轮循环的异步任务 process.nextTick(() => console.log(3)); //所有的异步里最快的 Promise.resolve().then(() => console.log(4)); (() => console.log(5))(); //同步队列

异步任务可以分成两种。（只有前一个队列全部清空以后，才会执行下一个队列。）

追加在本轮循环的异步任务  
追加在次轮循环的异步任务

所谓”循环”，指的是事件循环（event loop）。这是 JavaScript 引擎处理异步任务的方式，后文会详细解释。这里只要理解，本轮循环一定早于次轮循环执行即可。

Node 规定，process.nextTick和Promise的回调函数，追加在本轮循环，即同步任务一旦执行完成，就开始执行它们。而setTimeout、setInterval、setImmediate的回调函数，追加在次轮循环。

这就是说，文首那段代码的第三行和第四行，一定比第一行和第二行更早执行。

微任务  
根据语言规格，Promise对象的回调函数，会进入异步任务里面的”微任务”（microtask）队列。

微任务队列追加在process.nextTick队列的后面，也属于本轮循环。所以，下面的代码总是先输出3，再输出4。

process.nextTick(() => console.log(3)); Promise.resolve().then(() => console.log(4)); // 3 // 4

## 事件循环的概念 ##

下面开始介绍次轮循环的执行顺序，这就必须理解什么是事件循环（event loop）了。

Node 的官方文档是这样介绍的。

> “When Node.js starts, it initializes the event loop, processes the  
> provided input script which may make async API calls, schedule timers,  
> or call process.nextTick(), then begins processing the event loop.”

这段话很重要，需要仔细读。它表达了三层意思。

首先，有些人以为，除了主线程，还存在一个单独的事件循环线程。不是这样的，只有一个主线程，事件循环是在主线程上完成的。

其次，Node 开始执行脚本时，会先进行事件循环的初始化，但是这时事件循环还没有开始，会先完成下面的事情。

同步任务  
发出异步请求  
规划定时器生效的时间  
执行process.nextTick()等等  
最后，上面这些事情都干完了，事件循环就正式开始了。

--------------------

事件循环的六个阶段  
事件循环会无限次地执行，一轮又一轮。只有异步任务的回调函数队列清空了，才会停止执行。

每一轮的事件循环，分成六个阶段。这些阶段会依次执行。

timers  
I/O callbacks  
idle, prepare  
poll  
check  
close callbacks  
每个阶段都有一个先进先出的回调函数队列。只有一个阶段的回调函数队列清空了，该执行的回调函数都执行了，事件循环才会进入下一个阶段。  
![这里写图片描述][bg2018022304.png]  
（1）timers

这个是定时器阶段，处理setTimeout()和setInterval()的回调函数。进入这个阶段后，主线程会检查一下当前时间，是否满足定时器的条件。如果满足就执行回调函数，否则就离开这个阶段。

（2）I/O callbacks

除了以下操作的回调函数，其他的回调函数都在这个阶段执行。

setTimeout()和setInterval()的回调函数  
setImmediate()的回调函数  
用于关闭请求的回调函数，比如socket.on(‘close’, …)  
（3）idle, prepare

该阶段只供 libuv 内部调用，这里可以忽略。

（4）Poll

这个阶段是轮询时间，用于等待还未返回的 I/O 事件，比如服务器的回应、用户移动鼠标等等。

这个阶段的时间会比较长。如果没有其他异步任务要处理（比如到期的定时器），会一直停留在这个阶段，等待 I/O 请求返回结果。

（5）check

该阶段执行setImmediate()的回调函数。

（6）close callbacks

该阶段执行关闭请求的回调函数，比如socket.on(‘close’, …)。  
setTimeout 和 setImmediate  
由于setTimeout在 timers 阶段执行，而setImmediate在 check 阶段执行。所以，setTimeout会早于setImmediate完成。

setTimeout(() => console.log(1)); setImmediate(() => console.log(2));

上面代码应该先输出1，再输出2，但是实际执行的时候，结果却是不确定，有时还会先输出2，再输出1。

这是因为setTimeout的第二个参数默认为0。但是实际上，Node 做不到0毫秒，最少也需要1毫秒，根据官方文档，第二个参数的取值范围在1毫秒到2147483647毫秒之间。也就是说，setTimeout(f, 0)等同于setTimeout(f, 1)。

实际执行的时候，进入事件循环以后，有可能到了1毫秒，也可能还没到1毫秒，取决于系统当时的状况。如果没到1毫秒，那么 timers 阶段就会跳过，进入 check 阶段，先执行setImmediate的回调函数。

但是，下面的代码一定是先输出2，再输出1。

const fs = require('fs');
    
    fs.readFile('test.js', () => { setTimeout(() => console.log(1)); setImmediate(() => console.log(2)); });

上面代码会先进入 I/O callbacks 阶段，然后是 check 阶段，最后才是 timers 阶段。因此，setImmediate才会早于setTimeout执行。

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