NodeJS事件循环

2022年8月11日 176点热度 0人点赞 0条评论

NodeJS事件循环和浏览器的事件循环机制有所不同,在讲解之前需要先铺垫一点别的知识。

异步I/O

I/O指的是操作系统提供的IO(数据进出)的能力,比如键盘输入,显示器上会有专门的数据输出接口,这个接口向下会进入到操作系统这个层面,操作系统系统会提供诸多的I/Od的能力,比如磁盘读写,DNS查询、数据库连接,网络请求等。


I/O我们可以看做是上层应用与下层系统之间的数据交互,上层依赖于下层,上层也可以对下层提供的能力进行改造,根据是否异步阻塞可分为异步非阻塞的异步I/O模型和同步阻塞的同步I/O模型。举例,NodeJS的readFile 就是一个异步非阻塞的接口,而readFileSync就是一个同步阻塞接口。

NodeJS架构


图片

此图是NodeJS架构,NodeJS被分为四层,分别是应用层、V8引擎层、NodeJS API层和libuv层。

  • 应用层:即JavaScript交互层,常见的就是NodeJS的模块,比如http,fs

  • V8引擎层:用V8引擎来解析JavaScript语法,进而和下层API交互

  • Node API层:为上层模块提供系统调用,一般由C语言实现,和操作系统交互

  • libuv层: 是跨平台的底层封装,实现了事件循环、文件操作等,是NodeJS实现异步的核心

事件循环

NodeJS执行非阻塞I/O操作,尽管JavaScript是单线程的,由于大多数内核是多线程的,NodeJs会尽可能将操作装载到系统内核。因此可以处理在后台执行的多个操作,当其一个操作完成时,内核会通知NodeJS,以便Node.js可以将相应的回调添加到轮询队列中以最终执行。

NodeJS启动启动时会初始化event loop,每一个event loop会包含6个循环阶段

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

下面详细说一下几个阶段所做的操作

timers阶段

这个阶段执行setTimeOut(callback)和setInterval(callback)预定的callback,而定时器指定的time并不是回调执行的准确时间,而是一个下限,在指定的时间过后,timers会尽可能早的执行回调,而由于系统调度或者其他回调的执行会导致延迟

I/O callbacks 阶段

这一阶段执行某些系统操作的回调,例如TCP错误的类型。例如TCP连接时被拒接,这类操作的回调将在I/O回调阶段执行,这里并不意味着所有I/O回调都在这一阶段执行,实际上I/O回调会在poll阶段处理

idle, prepare 阶段:

这一阶段仅node内部使用;

poll 阶段: 获取新的I/O事件

poll 阶段有两个主要功能: 

(1)执行下限时间已经达到的timers的回调, 

(2)然后处理 poll 队列里的事件。

check 阶段:

这个阶段允许在 poll 阶段结束后立即执行回调。如果 poll 阶段空闲,并且有被setImmediate()设定的回调,event loop会转到 check 阶段而不是继续等待。

close callbacks 阶段:

比如 socket.on(‘close’, callback) 的callback会在这个阶段执行;

参考文档

  • Node.js 事件循环,定时器和 process.nextTick()

  • 深入分析Node.js事件循环与消息队列

81220NodeJS事件循环

这个人很懒,什么都没留下

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