Node.js 事件循环机制

Node.js 的事件循环是其架构中的核心组成部分，它使得 Node.js 能够在单线程环境中高效地处理异步操作。由于 JavaScript 引擎（如 V8）本身是单线程执行的，为了解决并发问题并避免阻塞 I/O 操作，Node.js 采用了事件驱动、非阻塞 I/O 模型，并依赖于底层的libuv库来实现跨平台的异步操作。

以下是 Node.js 事件循环机制的基本流程：

1. 主线程与调用栈：

   • Node.js 启动后，主线程会开始执行 JavaScript 代码。
   • 当一个 JavaScript 函数被调用时，它会被压入调用栈等待执行，执行完毕后再出栈。

2. 异步任务与回调队列：

   • 异步操作（例如网络请求、文件读写、定时器等）不会阻塞主线程，它们会在适当的时间点（例如数据准备好或定时时间到）将相关回调函数放入不同的任务队列中。
   • 这些任务队列主要包括：
     • nextTickQueue：下一个循环迭代就会执行的任务队列。
     • microTaskQueue：微任务队列，优先级高于其他任务，在当前事件循环阶段结束后立即执行。
     • timerQueue：定时器队列，按预定时间顺序执行。
     • pendingCallbackQueue：I/O 回调队列，当 I/O 完成时触发的回调。
     • closeCallbackQueue：关闭事件队列，用于处理例如 socket 关闭等事件。
     • checkQueue：检查队列，用于设定一些在所有 I/O 完成后需要执行的回调。

3. 事件循环流程：

   • 事件循环从不同的阶段（tick）中取出相应的任务队列来执行其中的任务。
   • 每个阶段完成后，如果微任务队列不为空，则清空整个微任务队列。
   • 微任务执行结束后，事件循环继续进行下一阶段，直到所有阶段都遍历过一轮。
   • 在每轮循环结束前，如果有新的微任务产生，它们也会被执行完，确保了微任务的即时性。

4. 异步 HTTP 请求（Ajax）：

   • 对于异步 HTTP 请求，Node.js 使用非阻塞 I/O 模型，当发起一个 HTTP 请求时，它不会阻塞主线程，而是通过 libuv 将请求发送出去，然后注册一个回调函数到相应队列中。
   • 当请求响应准备就绪时，libuv 通知主线程，主线程在事件循环的某个适合的阶段执行该回调函数。

简而言之，Node.js 的事件循环是一个持续不断循环的过程，它通过不断地检查和执行各种不同类型的异步任务来保持程序的运行。这样设计的好处在于，即使在单线程环境下也能充分利用系统资源，实现高并发性能，同时保证了 JavaScript 的单线程执行模型。