Node.js事件循环

---

一、事件循环的核心概念

1.1 什么是事件循环？

事件循环是Node.js实现异步非阻塞I/O的核心机制。它通过单线程循环处理事件队列中的任务，确保主线程不被阻塞。

1.2 单线程模型的优势与挑战

• 优势：避免多线程的上下文切换开销，简化并发编程。
• 挑战：CPU密集型任务可能阻塞主线程，需通过异步拆分解决。

---

二、事件循环的六阶段模型

Node.js事件循环分为六个阶段，每个阶段处理特定类型的任务：

阶段	描述
Timers	执行setTimeout和setInterval的回调
Pending I/O	处理系统级回调（如TCP错误）
Idle/Prepare	Node内部使用
Poll	检索新的I/O事件，执行I/O回调
Check	处理setImmediate回调
Close Callbacks	处理关闭事件的回调（如socket.on('close', ...)）

阶段执行流程

// 示例代码：阶段执行顺序
setTimeout(() => console.log('Timer'), 0);
setImmediate(() => console.log('Check'));
fs.readFile(__filename, () => {
console.log('Poll I/O');
setTimeout(() => console.log('Timer in Poll'), 0);
setImmediate(() => console.log('Check in Poll'));
});
// 输出顺序可能为：Poll I/O → Check in Poll → Timer in Poll

---

三、队列优先级与任务类型

3.1 队列类型对比

队列类型	优先级	示例
Next Tick	最高	process.nextTick()
Microtask	次高	Promise.then()
Macrotask	最低	setTimeout, I/O回调

3.2 process.nextTick的特殊性

• 执行时机：在事件循环各阶段之间立即执行。
• 风险：滥用可能导致I/O饥饿（Starvation）。

// 示例：nextTick优先级
Promise.resolve().then(() => console.log('Microtask'));
process.nextTick(() => console.log('Next Tick'));
// 输出顺序：Next Tick → Microtask

---

四、libuv库的关键作用

• 跨平台抽象：封装底层I/O操作，支持Windows IOCP和Linux epoll。
• 线程池管理：默认4个线程处理文件I/O、DNS等阻塞操作。

---

五、定时器机制详解

5.1 setTimeout vs setInterval

• 时间精度：受事件循环影响，非精确计时。
• 执行策略：setTimeout更适合循环任务以避免堆积。

// 示例：setTimeout模拟setInterval
function safeInterval(cb, delay) {
let timer;
const wrapper = () => {
cb();
timer = setTimeout(wrapper, delay);
};
timer = setTimeout(wrapper, delay);
return () => clearTimeout(timer);
}

---

六、Node.js与浏览器事件循环的差异

特性	Node.js	浏览器
阶段划分	6个明确阶段	宏任务/微任务队列
setImmediate	支持，在Check阶段执行	不支持
微任务执行时机	各阶段之间执行	宏任务结束后执行
I/O处理	基于libuv线程池	依赖Web APIs

---

七、最佳实践与性能优化

7.1 避免阻塞事件循环

• 拆分CPU密集型任务：使用setImmediate或工作线程。
• 控制队列深度：避免无限递归process.nextTick。

7.2 合理选择定时器

// 优先使用setImmediate而非setTimeout(fn, 0)
setImmediate(() => {
// 在Check阶段执行，更高效
});

---