EventLoop

Node.js的**事件循环（Event Loop）**是其异步非阻塞I/O模型的核心机制，负责处理异步操作的回调函数执行顺序。理解它对编写高性能Node.js代码至关重要。以下是详细解析：

一、事件循环的核心作用

异步非阻塞的基石：Node.js主线程单线程执行，但通过事件循环将I/O操作交给底层线程池（如libuv）处理，回调在操作完成后进入事件循环等待执行。
避免阻塞：主线程不会等待I/O操作完成，而是继续执行后续代码，提高并发能力。

二、事件循环的六个阶段（Phase）

事件循环按顺序处理以下阶段，每个阶段处理特定类型的回调：

timers（定时器）
- 执行setTimeout和setInterval到期的回调函数。
- 注意：定时器回调的执行时间可能晚于设定时间（取决于系统负载）。
pending callbacks（待处理回调）
- 执行系统操作（如TCP错误）的回调。
idle, prepare（内部阶段）
- 仅供Node.js内部使用，开发者无需关注。
poll（轮询）
- 核心阶段：
  - 获取新的I/O事件（如文件读取、网络请求），执行其回调。
  - 如果没有定时器等待执行，事件循环会在此阶段停留，等待新的I/O事件。
- 当以下情况发生时，退出poll阶段：
  - 定时器到期，且已到达timers阶段的执行时间。
  - poll队列中的回调执行完毕，且代码中注册了setImmediate。
check（检查）
- 执行setImmediate()的回调。
- setImmediate设计为在poll阶段后立即执行，常用于异步I/O操作后的回调。
close callbacks（关闭回调）
- 执行关闭事件的回调（如socket.on('close', ...)）。

三、微任务（Microtask）与宏任务（Macrotask）

事件循环中，任务分为两类，执行顺序为：微任务 → 当前阶段宏任务 → 下一阶段。

微任务（Microtask）
- 包括：Promise.then/catch/finally、process.nextTick、queueMicrotask。
- 执行时机：每个阶段结束后，立即执行所有微任务队列中的任务（直到队列为空）。
- 特殊注意：process.nextTick会在当前阶段执行完成后立即执行，优先于其他微任务。
宏任务（Macrotask）
- 包括：setTimeout、setInterval、setImmediate、I/O回调。
- 执行时机：按事件循环的阶段顺序执行。

四、执行顺序示例

理解事件循环的关键是通过示例分析执行流程。以下是几个经典场景：

示例1：定时器与setImmediate的顺序

setTimeout(() => {
  console.log('Timeout 1');
}, 0);

setImmediate(() => {
  console.log('Immediate 1');
});

fs.readFile(__filename, () => {
  setTimeout(() => {
    console.log('Timeout 2');
  }, 0);
  
  setImmediate(() => {
    console.log('Immediate 2');
  });
});

执行结果分析：

主线程：setTimeout和setImmediate被注册。
timers阶段：执行Timeout 1（定时器0ms实际会延迟到约1ms）。
check阶段：执行Immediate 1。
I/O回调（poll阶段）：readFile完成后，注册的Timeout 2和Immediate 2进入队列。
timers阶段：由于I/O回调后可能已错过timers阶段的执行时间，Timeout 2可能在下一轮事件循环执行。
check阶段：Immediate 2优先执行（在I/O回调后，setImmediate总是在setTimeout前执行）。

示例2：微任务与宏任务的执行顺序

console.log('Start');

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('Promise 1');
});

process.nextTick(() => {
  console.log('NextTick 1');
});

setTimeout(() => {
  console.log('Timeout');
  process.nextTick(() => {
    console.log('NextTick 2');
  });
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('Promise 2');
});

console.log('End');

执行结果：

Start
End
NextTick 1
Promise 1
Promise 2
Timeout
NextTick 2

解析：

主线程执行同步代码：Start → End。
主线程结束后，执行微任务队列：
- process.nextTick优先执行（NextTick 1）。
- 然后执行Promise回调（Promise 1 → Promise 2）。
进入timers阶段，执行Timeout回调，其内部的process.nextTick在回调完成后立即执行（NextTick 2）。

五、关键结论与注意事项

setTimeout与setImmediate的执行顺序
- 在主线程中，两者执行顺序不确定（取决于事件循环的时间开销）。
- 在I/O回调中，setImmediate总是先于setTimeout执行（因为I/O回调后进入check阶段）。
微任务的优先级
- process.nextTick > Promise.then > 其他微任务。
- 每个阶段切换前，微任务队列会被清空。
避免阻塞事件循环
- 长时间的CPU密集型操作会阻塞事件循环，导致所有异步任务无法执行。
- 解决方案：使用child_process或worker_threads处理CPU密集型任务。

六、实践建议

调试工具
- 使用console.time()和console.timeEnd()测量异步操作耗时。
- Chrome DevTools的Performance面板可可视化事件循环执行情况。
性能优化
- 避免在回调中执行大量同步代码。
- 使用setImmediate将非紧急任务延迟到下一阶段执行。
常见误区
- 认为Node.js完全单线程：实际上，I/O操作由libuv的线程池处理，但事件循环主线程是单线程的。

通过理解事件循环的工作原理，你能更精准地预测异步代码的执行顺序，避免常见的性能陷阱，编写出高效、稳定的Node.js应用。

一、事件循环的核心作用​

二、事件循环的六个阶段（Phase）​

三、微任务（Microtask）与宏任务（Macrotask）​

四、执行顺序示例​

示例1：定时器与setImmediate的顺序​

示例2：微任务与宏任务的执行顺序​

五、关键结论与注意事项​

六、实践建议​