从0开始学前端 第六十五课：事件循环机制详解

第六十五课：事件循环机制详解（面向初学者）

学习目标

在本课，你会了解到Node.js中的事件循环机制，这是Node.js异步编程的核心。通过本课学习，你将：

1. 理解事件循环是什么。
2. 认识Node.js中的事件循环各个阶段。
3. 学习process.nextTick和setImmediate的区别。

学习内容

事件循环是什么？

事件循环是一个程序结构，用于等待和发送消息和事件。在Node.js中，它用于非阻塞I/O操作，即使JavaScript是单线程的，事件循环允许Node.js执行非阻塞操作，如读写文件、网络请求等，不会导致程序停止等待操作完成。

Node.js中的事件循环阶段

Node.js的事件循环分为几个阶段，主要包括：

1. timers阶段：这一阶段执行setTimeout和setInterval预定的回调。
2. I/O回调阶段：处理一些上一轮循环中的少数未执行的I/O回调。
3. 闲置和准备阶段：仅系统内部使用。
4. poll阶段：检索新的I/O事件; 执行I/O相关回调（几乎所有除了关闭事件的回调、计时器和setImmediate的回调），node在适当的时候会在这里阻塞。
5. check阶段：setImmediate回调会在这里执行。
6. 关闭事件的回调阶段：例如socket.on(‘close’, …)这样的回调。

process.nextTick和setImmediate

• process.nextTick：这是一个Node.js特有的异步API，它的回调函数不是放到事件循环队列中，而是在当前JavaScript执行栈的末尾执行。这意味着它会在事件循环的下一个阶段之前执行。
• setImmediate：这个API设计用来在当前事件循环周期的各个阶段完成后执行，即所谓的"check阶段"。

代码示例：

console.log('step 1');

process.nextTick(() => {
  console.log('step 2 (nextTick)');
});

setImmediate(() => {
  console.log('step 3 (setImmediate)');
});

console.log('step 4');

// 预计输出效果：
// step 1
// step 4
// step 2 (nextTick)
// step 3 (setImmediate)

在这个例子中，console.log('step 4')将会在console.log('step 2 (nextTick)')之前执行，因为process.nextTick会在当前执行栈的末尾执行，即使它在代码中出现在console.log('step 4')之后。setImmediate会在下一个循环迭代的开始执行。

抽象理解

想象一下，Node.js 的事件循环就像是一个邮局，这个邮局每天都会处理很多邮件。邮件分几类：普通邮件、加急邮件、以及需要立即处理的邮件。

1. 普通邮件（定时器）：这些邮件有明确的处理时间标记在它们上面，比如“在两天后送达”。这就像是 setTimeout，你告诉事件循环在多少毫秒后执行某件事情。

2. 加急邮件（I/O操作）：这些邮件到达时标记为“尽快处理”，但是它们需要排队按顺序处理。这些邮件就像是文件读写、网络请求等异步操作。

3. 立即处理的邮件（setImmediate）：这些邮件一旦邮局处理完所有当前的加急邮件后，就必须立即处理，而不用排在第二天的邮件之后。这就像是 setImmediate，你告诉事件循环在当前操作完成后立即执行某件事情，但是在处理新的普通邮件之前。

所以，当邮局的工作人员完成了当天所有的加急邮件（I/O事件）处理工作，他会查看是否有标记为“立即处理”的邮件。如果有，那么在他开始处理下一天的普通邮件之前，他会先处理这些“立即处理”的邮件。在Node.js中，这段时间就是setImmediate的回调函数被执行的时候。

在实际的应用中，使用 setImmediate 意味着你想让某部分代码在当前执行栈清空后、事件循环继续之前运行，但这会在新的定时器或I/O事件处理之前发生。简而言之，setImmediate 是为了确保你的回调函数尽可能快地在当前事件循环迭代结束后执行，但在下一个事件循环迭代开始之前执行。

课后练习

理解了事件循环的基础知识后，你可以通过以下练习来加深理解：

1. 观察计时器行为：创建一个使用setTimeout和setImmediate的程序，记录它们执行顺序的不同情况，并思考为什么会这样。
2. 探索process.nextTick：编写一个程序，混合使用console.log、setImmediate和process.nextTick，观察输出结果，并尝试理解每个API的执行时机。
3. 实际应用：尝试创建一个简单的HTTP服务器，并在不同的请求处理阶段加入process.nextTick和setImmediate，观察事件循环的行为。

通过这些练习，你将更深刻地理解事件循环及其在Node.js中的作用。记住，实践是学习的关键，不要害怕犯错误，每个错误都是学习的一步。

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章节目录
第六十六课: Node.js 基本语法与进阶异步编程