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node整理

What

eventloop使得单线程机制的node实现非阻塞I/O的机制,将任务通过libuv分发给线程池后,交由系统内核完成(多线程),完成后内核通知nodejs,将回调放入poll队列执行

启动nodejs时,eventloop初始化,进程会输入很多script,包括:

  • async API calls
  • 定时器
  • process.nextTick()

eventloop有六个队列

  • timers
  • pending callbacks
  • idle,prepare
  • poll(connections,data,etc)
  • check
  • close callbacks

这些队列被称作phase,每个phase都是一个可以放callback的FIFO队列,当进入一个phase时,队列将执行完phase中的callback或者执行最大数目的callback后将进入另一个phase

  • timers:执行定时器,包括setTimeout,setInerval
  • pending callbacks 执行延迟到下一个循环的I/O callback
  • idle,prepare 处理系统内部
  • poll:检查新的I/O事件,执行I/O回调,node会适当的在此阻塞
  • check:setImmediate()
  • close:关闭回调函数,如:socket.on(‘close’,foo())

Detail

Timers

设定延迟后,timers会在规定的时间执行,但存在情况延迟,如poll phase执行回调,超过了timer设定的时间。因为poll必须完成一个任务后才可以检查最近的定时器,没到时间就执行下一个callback,执行callback期间无法中断

可以得出结论:poll控制着定时器何时执行

另外为了防止poll phase 变成恶汉,libuv 制定了一个依赖于系统的硬性最大值,来停止轮询获取更多事件

pending callbacks

该队列在系统错误时执行回调(如TCP err),如TCP socket尝试重连收到了ECONNREFUSED,系统需要这些错误报告,那这个错误报告回调就会放在pending callbacks中等待被执行

poll

最重要的阶段,poll主要包含两个功能:

  1. 计算阻塞和轮询的IO时间

  2. 执行poll 队列里的events

当eventloop进入poll阶段,并没有timers的时候

  • poll不为空,顺序同步执行任务,直到为空或达到处理数量上限
  • poll为空:如果有setImmediate(),则进入check phase,反之就在poll等客人

一但poll为空,eventlopp将会检查计时器是否有快到的,如果有需要执行的,eventloop将要进入timers阶段来顺序执行timer callback

check

这个phase可以在poll执行完成时开始执行setImmediate()回调。他其实是特殊的定时器队列,使用libuv API在poll完成的阶段执行(这也是他存在的原因)。

close callbacks

socket.desroy()等执行关闭event时候会进入该phase,否则会被process.nextTick()触发

setImmedate() vs setTimeout()

相似却又不同

  • setImmediate()是poll执行完成后执行的script
  • setTimeout()是定时执行的

执行哪个收到上下文的约束,如果两个都被主模块调用,那么进程性能将会收到约束(影响其他app运行)

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without IO
setTimeout(() => {
console.log('timeout');
}, 0);

setImmediate(() => {
console.log('immediate');
});
//
$ node timeout_vs_immediate.js
timeout
immediate

$ node timeout_vs_immediate.js
immediate
timeout

with IO
// timeout_vs_immediate.js
const fs = require('fs');

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

setImmediate()好处在于,如果有IO时会比setTimeout先执行

process.nextTick()

它是个异步API,并没有出现在六个phase中,他并不属于eventloop的一部分,当操作完成后处理nextTickQueue而不管eventloop执行到哪个阶段,这个异步API依赖于C/C++处理 JavaScript

他的callbakcs会立即执行,直到执行完,eventloop才会正常工作(如果nextTick递归调用则会死循环)

为什么会出现这种设计?

出于所有接口都应该异步的设计思路

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function apiCall(arg, callback) {
if (typeof arg !== 'string')
return process.nextTick(callback,
new TypeError('argument should be string'));
}

代码段会校验参数,如果不正确,它将会把错误传递给回调。该API最近更新,允许传任何参给process.nextTick(),所以你不需要嵌套。仅在剩余代码执行之后我们会把错误反馈给用户,通过nextTick,我们保证apiCal()始终在用户胜于代码之后及eventloop继续之前,执行。为了达到这个目标,JS栈内存允许展开并且立即执行提供的callback,似的nextTick递归不会有报错。

process.nextTick() vs setImmediate()

  • process.nextTick()立刻执行
  • setImmediate()下次tick执行

为什么需要process.nextTick()

  • 允许用户处理errors,清理不需要的资源,事件循环前 尝试重新连接
  • 有时有必要在eventloop继续之前,在call stack unwound之后,让callback执行
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const server = net.createServer();
server.on('connection', (conn) => { });

server.listen(8080);
server.on('listening', () => { });

listen()的callback调用的是setImmiate(),除非传递Hostname,否则立即绑定端口。为了保证eventloop继续,他必须进入poll phase,这意味着,存在可能已经收到了连接,从而允许在侦听事件之前触发连接事件