Nodejs事件循环机制（二）

浏览器中的Eventloop是根据html5定义的规范来实现的，不同的浏览器会有不同的实现，而node中是由libuv实现的。
Node.js® 是一个基于Chrome 的 V8 JavaScript 引擎构建的 JavaScript 运行时。
nodejs架构图

这个图是整个 Node.js 的运行原理，从左到右，从上到下，Node.js 被分为了四层，分别是 应用层、V8引擎层、Node API层 和 LIBUV层。

• 应用层： 即 JavaScript 交互层，常见的就是 Node.js 的模块，比如 http，fs
• V8引擎层： 即利用 V8 引擎来解析JavaScript 语法，进而和下层 API 交互
• NodeAPI层： 为上层模块提供系统调用，一般是由 C 语言来实现，和操作系统进行交互 。
• LIBUV层： 是跨平台的底层封装，实现了 事件循环、文件操作等，是 Node.js 实现异步的核心 。

nodejs具有事件驱动和非阻塞I/O的特点。
事件驱动是指nodejs把每一个任务当成事件来处理。

非阻塞I/O是指nodejs遇到I/O任务时，会从线程池调度单独的线程处理I/O操作，不会阻塞主线程。

宏任务与微任务

宏任务（macrotask）：setTimeout、setInterval、IO事件、setImmediate、close事件
微任务（microtask）：Promise的then回调、queueMicrotask、process.nextTick

微任务队列：
next tick queue：process.nextTick
other queue：Promise的then回调、queueMicrotask
宏任务队列：
timer queue：setTimeout、setInterval
poll queue：IO事件
cheak queue：setImmediate
close queue：close事件

执行顺序：
微任务优先于宏任务
next tick queue>other queue>
timer queue>timer queue>poll queue>cheak queue>close queue

事件循环原理

当Node.js启动时会初始化event loop, 每一个event loop都会包含按如下顺序六个循环阶段：

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

1. timers 阶段: 这个阶段执行 setTimeout(callback) 和 setInterval(callback) 预定的 callback;
2. I/O callbacks 阶段: 此阶段执行某些系统操作的回调，例如TCP错误的类型。 例如，如果TCP套接字在尝试连接时收到 ECONNREFUSED，则某些* nix系统希望等待报告错误。 这将操作将等待在==I/O回调阶段==执行;
3. idle, prepare 阶段: 仅node内部使用;
4. poll 阶段: 获取新的I/O事件, 例如操作读取文件等等，适当的条件下node将阻塞在这里;
5. check 阶段: 执行 setImmediate() 设定的callbacks;
6. close callbacks 阶段: 比如 socket.on(‘close’, callback) 的callback会在这个阶

libuv

• int uv_loop_init( uv_loop_t * loop )
  初始化给定的uv_loop_t结构。

• int uv_loop_configure( uv_loop_t * loop , uv_loop_option 选项, ... )
  1.0.2 版中的新功能。
  设置其他循环选项。uv_run()除非另有说明，否则您通常应该在第一次调用之前调用它。
  成功时返回 0，失败时返回 UV_E* 错误代码。准备好处理 UV_ENOSYS；这意味着平台不支持循环选项。
  支持的选项：

  • UV_LOOP_BLOCK_SIGNAL：轮询新事件时阻止信号。的第二个参数uv_loop_configure()是信号编号。
    此操作目前仅针对 SIGPROF 信号实现，以在使用采样分析器时抑制不必要的唤醒。请求其他信号将失败并显示 UV_EINVAL。
  • UV_METRICS_IDLE_TIME：累积事件循环在事件提供者中花费的空闲时间量。
    此选项是使用uv_metrics_idle_time().

• int uv_loop_close( uv_loop_t * loop )
  释放所有内部循环资源。只有当循环执行完毕并且所有打开的句柄和请求都已关闭时才调用此函数，否则它将返回 UV_EBUSY。此函数返回后，用户可以释放为循环分配的内存。

• uv_loop_t * uv_default_loop( void )
  返回初始化的默认循环。如果分配失败，它可能会返回 NULL。
  此函数只是在整个应用程序中使用全局循环的一种便捷方式，默认循环与使用uv_loop_init(). 因此，默认循环可以（并且应该）关闭，uv_loop_close()以便释放与其关联的资源。
  警告 此函数不是线程安全的。

核心代码uv_run:

nt uv_run(uv_loop_t* loop, uv_run_mode mode) {
  int timeout;
  int r;
  int ran_pending;

  r = uv__loop_alive(loop);
  if (!r) uv__update_time(loop);

  while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
    // 更新时间变量，这个变量在uv__run_timers中会用到
    uv__update_time(loop);
    // timers阶段
    uv__run_timers(loop);
    // 从libuv的文档中可知，这个其实就是I/O
    // callback阶段，ran_pending指示队列是否为空
    ran_pending = uv__run_pending(loop);
    // idle阶段,仅node内部使用;
    uv__run_idle(loop);
    // prepare阶段,仅node内部使用;
    uv__run_prepare(loop);

    timeout = 0;
    if ((mode == UV_RUN_ONCE && !ran_pending) || mode == UV_RUN_DEFAULT)
      timeout = uv_backend_timeout(loop);
    // poll阶段
    uv__io_poll(loop, timeout);
    uv__metrics_update_idle_time(loop);
    // check阶段
    uv__run_check(loop);
    // close阶段
    uv__run_closing_handles(loop);

    // 如果mode==UV_RUN_ONCE（意味着流程继续向前）时，在所有阶段结束后还会检查一次timers

    if (mode == UV_RUN_ONCE) {
      uv__update_time(loop);
      uv__run_timers(loop);
    }
    r = uv__loop_alive(loop);
    if (mode == UV_RUN_ONCE || mode == UV_RUN_NOWAIT) break;
  }
  if (loop->stop_flag != 0) loop->stop_flag = 0;

  return r;
}