node的事件機(jī)制

Faremax 發(fā)布于2019-08-20 14:34 / 2910人閱讀

摘要：什么是事件循環(huán)盡管是單線程的，事件循環(huán)機(jī)制，通過(guò)在合適的時(shí)候把操作交給系統(tǒng)內(nèi)核，從而允許執(zhí)行非阻塞的操作當(dāng)操作完成時(shí)，內(nèi)核告知，合適的回調(diào)函數(shù)會(huì)被加入輪詢隊(duì)列，最終被執(zhí)行。結(jié)果長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行回調(diào)函數(shù)允許運(yùn)行事件比的閾值更長(zhǎng)。

什么是事件循環(huán)（event loop）？

盡管js是單線程的，事件循環(huán)機(jī)制，通過(guò)在合適的時(shí)候把操作交給系統(tǒng)內(nèi)核，從而允許node執(zhí)行非阻塞的io操作
當(dāng)操作完成時(shí)，內(nèi)核告知node.js，合適的回調(diào)函數(shù)會(huì)被加入輪詢隊(duì)列，最終被執(zhí)行。
Node.js啟動(dòng)的時(shí)候，初始化event loop，處理提供的腳本，腳本中可能調(diào)用異步API，調(diào)度timers，或者調(diào)用process.nextTick()，然后處理event loop

下圖是簡(jiǎn)化的事件循環(huán)操作順序圖overview

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

圖中每個(gè)box就是一個(gè)phase，每個(gè)phase有一個(gè)先進(jìn)先出的回調(diào)函數(shù)的隊(duì)列，
event loop進(jìn)入了一個(gè)phase，就會(huì)執(zhí)行phase中所有的操作，然后執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，直到隊(duì)列耗盡了，或者回調(diào)函數(shù)執(zhí)行數(shù)量到達(dá)最大數(shù)，接下來(lái)就去下一個(gè)phase

因?yàn)槿魏我粋€(gè)操作都可能調(diào)度更多的操作，而且poll phase中新的事件由內(nèi)核排隊(duì)，所以正在輪詢的事件在被處理的時(shí)候，poll事件們可能會(huì)排隊(duì)。
結(jié)果：長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行回調(diào)函數(shù)允許poll phase運(yùn)行事件比timer的閾值更長(zhǎng)。

phase overview 階段概況

timers：執(zhí)行由setTimeout() and setInterval()調(diào)度的回調(diào)函數(shù)

I/O callbacks：執(zhí)行所有的回調(diào)函數(shù)，除了 close callbacks（由timers，setImmediate（）調(diào)度）

idle, prepare：內(nèi)部使用

poll：獲取新的io事件，當(dāng)合適的時(shí)候，node會(huì)阻塞在這里

check: setImmediate()回調(diào)函數(shù)會(huì)在這里調(diào)用

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

每次運(yùn)行event loop，node檢查是否有對(duì)任何異步io或者timers的等待，沒(méi)有就關(guān)閉

Phases in Detail（各階段細(xì)述） timers

timers指定閾值（threshold）之后，會(huì)執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，但threshold不是執(zhí)行回調(diào)函數(shù)的確切時(shí)間（只是最短時(shí)間）。
timers回調(diào)函數(shù)一旦可以執(zhí)行了就會(huì)被執(zhí)行。然而操作系統(tǒng)的調(diào)度或者其他的回調(diào)函數(shù)可能推遲它的執(zhí)行。
由poll phase來(lái)控制什么時(shí)候timers被執(zhí)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
  }
});

一開(kāi)始timer被調(diào)度，里面的回調(diào)函數(shù)執(zhí)行l(wèi)og。
然后事件循環(huán)進(jìn)入poll phase，此時(shí)隊(duì)列是空的（因?yàn)閒s.readFile()沒(méi)有完成），所以就會(huì)等著，直到最早的timer的閾值（100）到時(shí)間，等了95 ms（還沒(méi)到，畢竟定的是100），fs.readFile() 這個(gè)時(shí)候完成了，所以它的回調(diào)函數(shù)就回被加poll的隊(duì)列并且被執(zhí)行（執(zhí)行10s），當(dāng)回調(diào)函數(shù)完成了，隊(duì)列又空了，所以，event loop將會(huì)看到timer的閾值（100）已經(jīng)到了，
然后回到timers這個(gè)phase去執(zhí)行timers的回調(diào)函數(shù)，也就是，打印出105秒

為了防止poll phase 獨(dú)占耗盡 event loop，libuv 也有一個(gè)最大值（基于系統(tǒng)），會(huì)在超過(guò)最大值之前停止輪詢更多的事件。

I/O callbacks

為系統(tǒng)操作（比如tcp錯(cuò)誤類(lèi)型）執(zhí)行回調(diào)函數(shù)
當(dāng)tcp socket嘗試連接時(shí)接收到ECONNREFUSED，類(lèi)unix系統(tǒng)將會(huì)想報(bào)道錯(cuò)誤，要會(huì)在這個(gè)phase排隊(duì)執(zhí)行。

poll

poll phase有兩個(gè)功能

為到了時(shí)間的timers執(zhí)行腳本，然后

處理poll隊(duì)列的事件

當(dāng)event loop 進(jìn)入poll phase且沒(méi)有timers被調(diào)度，下面的事情會(huì)發(fā)生

poll不空，

通過(guò)回調(diào)函數(shù)隊(duì)列迭代的執(zhí)行

poll棧是空的

如果腳本已經(jīng)被setImmediate()調(diào)度，事件循環(huán)將會(huì)終止poll phase，到check phase去執(zhí)行那些被調(diào)度的腳本

等著回調(diào)函數(shù)被加進(jìn)隊(duì)列，然后立馬執(zhí)行它
一旦poll空了，event loop將回檢查timers有沒(méi)有thresholds到了，有的話，wrap back to the timers phase，然后執(zhí)行timers的回調(diào)函數(shù)

check

特別的 timer

close callbacks setImmediate and setTimeout()

在poll完成以后執(zhí)行

在最小事件之后執(zhí)行

執(zhí)行順序：
依賴(lài)于調(diào)用的上下文

如果都在main module ，事件會(huì)被進(jìn)程的性能限制（被其他應(yīng)用影響）

not within an I/O cycle：不確定的

within an I/O cycle：immediate總是先（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

參考：