Node.js - 事件循环：揭开异步JavaScript背后的魔法

你好，未来的编程巫师们！今天，我们将踏上一次激动人心的旅程，探索Node.js的核心——事件循环（Event Loop）。如果你之前从未写过一行代码，也不用担心；我将作为你的友好向导，带你去了解这个迷人的世界。在本教程结束时，你将理解Node.js是如何同时处理许多事情的，就像你一边做作业、一边看Netflix、一边给朋友发短信一样！

Node.js - Event Loop

事件循环是什么？

想象你是一家繁忙餐厅的厨师。你同时烹饪着多道菜，计时器在滴答作响，订单也在不断进来。你如何在不烧焦食物的同时，也让顾客等待时间最短呢？这正是Node.js的Event Loop为Node.js所做的事情！

事件循环就像一位总厨师，不断地检查哪些事情需要关注，确保一切运行顺畅。它是Node.js能够执行非阻塞I/O操作的秘诀，尽管JavaScript是单线程的。

关键概念

在我们深入探讨之前，让我们先熟悉一些关键概念：

单线程：JavaScript在单个线程上运行，这意味着它一次只能做一件事情。
非阻塞：Node.js可以处理多个操作，而无需等待每个操作完成后再继续下一个。
异步：任务可以现在开始，稍后完成，允许在此期间运行其他代码。

事件循环是如何工作的？

让我们将事件循环分解为以下几个容易理解的步骤：

执行调用栈中的同步代码
检查定时器（setTimeout, setInterval）
检查挂起的I/O操作
执行setImmediate回调
处理'close'事件

现在，让我们通过一些代码示例来看看它是如何工作的！

示例1：同步代码与异步代码

console.log("First");

setTimeout(() => {
console.log("Second");
}, 0);

console.log("Third");

你认为输出会是什么？让我们分析一下：

"First"会被立即记录。
遇到setTimeout，但Node.js不会等待，而是设置一个定时器然后继续。
"Third"被记录。
事件循环检查完成的定时器并执行回调，记录"Second"。

输出：

First
Third
Second

惊讶吗？这展示了Node.js如何在不阻塞主线程的情况下处理异步操作。

示例2：多个定时器

setTimeout(() => console.log("Timer 1"), 0);
setTimeout(() => console.log("Timer 2"), 0);
setTimeout(() => console.log("Timer 3"), 0);

console.log("Hello from the main thread!");

在这个示例中，我们设置了多个延迟为0毫秒的定时器。但是，事件循环仍然会在主线程完成后处理它们。

输出：

Hello from the main thread!
Timer 1
Timer 2
Timer 3

事件循环的阶段

现在我们已经看到了事件循环的实际运行，让我们更详细地探索它的各个阶段：

1. 定时器阶段

此阶段执行由setTimeout()和setInterval()计划的回调。

setTimeout(() => console.log("I'm a timer!"), 100);
setInterval(() => console.log("I repeat every 1 second"), 1000);

2. 挂起回调阶段

在这个阶段，事件循环执行延迟到下一次循环迭代的I/O回调。

3. 空闲、准备阶段

仅供内部使用。这里没有什么可看的！

4. 轮询阶段

检索新的I/O事件并执行与I/O相关的回调。

const fs = require('fs');

fs.readFile('example.txt', (err, data) => {
if (err) throw err;
console.log(data);
});

5. 检查阶段

在此阶段调用setImmediate()回调。

setImmediate(() => console.log("I'm immediate!"));

6. 关闭回调阶段

一些关闭回调，例如socket.on('close', ...)，在此阶段处理。

一切结合在一起

让我们创建一个更复杂的示例，它利用了事件循环的不同方面：

const fs = require('fs');

console.log("Start");

setTimeout(() => console.log("Timeout 1"), 0);
setImmediate(() => console.log("Immediate 1"));

fs.readFile('example.txt', (err, data) => {
console.log("File read complete");
setTimeout(() => console.log("Timeout 2"), 0);
setImmediate(() => console.log("Immediate 2"));
});

console.log("End");

执行顺序可能会让你感到惊讶：

"Start"和"End"被立即记录。
第一个setTimeout和setImmediate被排队。
文件读取操作开始。
事件循环开始其周期：

第一个setTimeout回调执行。
第一个setImmediate回调执行。
当文件读取完成时，其回调被执行。
在文件读取回调内，另一个setTimeout和setImmediate被排队。
第二个setImmediate在第二个setTimeout之前执行。

常见事件循环方法

以下是在Node.js中与事件循环相关的一些常见方法：

方法	描述
setTimeout(callback, delay)	在延迟毫秒数后执行回调
setInterval(callback, interval)	每隔间隔毫秒数重复执行回调
setImmediate(callback)	在下一次事件循环迭代中执行回调
process.nextTick(callback)	将回调添加到“下一个滴答队列”中，在当前操作完成后立即处理

结论

恭喜你！你刚刚迈入了Node.js及其事件循环的迷人世界。记住，就像学习骑自行车一样，掌握异步编程需要练习。如果一开始没有立即理解，不要气馁——继续尝试，很快你就能像专业人士一样编写非阻塞代码！

在我们结束之前，这里有一个有趣的类比：将事件循环想象成旋转木马。不同的任务（如定时器、I/O操作和即时回调）就像试图跳上旋转木马的孩子。事件循环不断地旋转，按照特定的顺序接手和放下任务，确保每个人都得到轮到自己的机会，而木马永远不会停止。

继续编程，保持好奇心，记住——在Node.js的世界里，耐心不仅仅是一种美德，它还是一个回调！

Credits: Image by storyset