Node.js - 事件循環：揭開非同步JavaScript的神秘面紗

你好，未來的編程魔法師們！今天，我們將踏上一段令人興奮的旅程，深入了解Node.js的核心——事件循環（Event Loop）。別擔心如果你之前從未寫過一行代碼；我將成為你進入這個迷人世界的友好導遊。在這個教學結束時，你將會理解Node.js是如何同時處理許多事情，就像你同時應對功課、Netflix和發短信給朋友一樣！

Node.js - Event Loop

什麼是事件循環？

想像你是一家忙碌餐廳廚房中的廚師。你同時煮著多道菜，計時器滴答作響，訂單不斷湧入。你如何在不燒焦食物或不讓顧客等待的情況下管理一切？這正是事件循環對Node.js所做的！

事件循環就像一位總廚，不斷檢查什麼需要關注，並確保一切運行順暢。它是Node.js能夠進行非阻塞I/O操作的秘訣，儘管JavaScript是單線程的。

關鍵概念

在我們深入探討之前，讓我們熟悉一些關鍵概念：

單線程：JavaScript在單一線程上運行，意味著它一次只能做一件事。
非阻塞：Node.js可以處理多個操作，而不需要等待每個操作完成才移動到下一個。
非同步：任務可以立即開始，稍後完成，這樣其他代碼就可以在這段時間內運行。

事件循環是如何工作的？

讓我們將事件循環分解成容易理解的步驟：

在調用堆疊中執行同步代碼
檢查計時器（setTimeout, setInterval）
檢查懸而未決的I/O操作
執行setImmediate回調
處理'close'事件

現在，讓我們通過一些代碼示例來看看這是怎麼工作的！

示例 1：同步與非同步代碼

console.log("First");

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

console.log("Third");

你認為輸出會是什麼？讓我們分析一下：

"First"會立即被記錄。
遇到setTimeout，但Node.js不會等待，而是設定計時器後繼續執行。
"Third"被記錄。
事件循環檢查完成的計時器並執行回調，記錄"Second"。

輸出：

First
Third
Second

驚訝嗎？這展示了Node.js是如何在不阻塞主線程的情況下處理非同步操作的。

示例 2：多個計時器

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!");

在這個例子中，我們設定了多個計時器，延遲為0毫秒。然而，事件循環仍然會在主線程結束後處理它們。

輸出：

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

事件循環的階段

現在我們已經看到了事件循環的運作，讓我們更詳細地探索它的階段：

1. 計時器階段

這個階段執行由setTimeout()和setInterval()排程的回調。

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

2. 懸而未決的回調階段

在這裡，循環執行在下一個循環迭代中延遲的I/O回調。

3. 空閒、預備階段

僅供內部使用。這裡沒有什麼好看的！

4. �輪詢階段

檢索新的I/O事件並執行與I/O相關的回調。

const fs = require('fs');

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

5. 檢查階段

在這裡調用setImmediate()回調。

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

6. 關閉回調階段

一些關閉回調，例如socket.on('close', ...)，在這裡被處理。

準備一切

讓我們創造一個更複雜的示例，它利用事件循環的不同方面：

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");

執行順序可能會讓你感到驚訝：

"Start"和"End"會立即被記錄。
第一個setTimeout和setImmediate被排隊。
開始文件讀取操作。
事件循環開始它的周期：

第一個setTimeout回調被執行。
第一個setImmediate回調被執行。
文件讀取完成時，其回調被執行。
在文件讀取回調內，另一個setTimeout和setImmediate被排隊。
第二個setImmediate在第二個setTimeout之前執行。

常見事件循環方法

以下是Node.js中常見的事件循環相關方法：

方法	描述
setTimeout(callback, delay)	在延遲毫秒後執行回調
setInterval(callback, interval)	每個間隔毫秒執行回調一次
setImmediate(callback)	在事件循環的下一個迭代中執行回調
process.nextTick(callback)	將回調添加到"下一個滴答隊列"中，在當前操作完成後處理

結論

恭喜你！你剛剛踏入了Node.js及其事件循環的迷人世界。記住，就像學騎自行車一樣，掌握非同步編程需要練習。如果它立即沒有點醒你——不要氣餒，繼續嘗試，很快你就能像專家一樣寫出非阻塞代碼！

當我們結束時，這裡有一個有趣的比喻：將事件循環想像成旋轉木馬。不同的任務（如計時器、I/O操作和立即回調）就像試圖跳上木馬的孩子们。事件循環不斷旋轉，按照特定的順序接手和放下任務，確保每個人都能得到一次機會，而且木馬從不停止。

繼續編程，保持好奇心，並記住——在Node.js的世界裡，耐心不僅是一種美德，它是一個回調！

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