本文正在参加「金石计划」
当面试官对我说：聊聊事件循环机制吧？我的内心颤了一下，因为我知道要扣分了。关于事件循环机制呢，我知道有两类，一类是浏览器的事件循环，另一类是nodejs的事件循环，很不幸的是，我一直没有花时间去更进一步的了解nodejs的事件循环机制，所以我当时我只能尴了个大尬地说：nodejs的事件循环机制我不是很了解....。
以防万一，所以是时候进一步了解nodejs的事件循环机制了。浏览器的事件循环机制这里就不再赘述，移步浏览器的事件循环机制。
一、基础内容
Node10版本之前，nodejs采用的是libuv 0.10版本，使用的是混合事件循环机制，而Node10版本以后，nodejs采用的是libuv 1.x版本，使用的是基于阶段事件循环机制。实际上两者的事件循环基本相同，但是前者有一些缺陷，比如在某些情况下事件循环可能会阻塞无法退出；而后者一方面更稳定，性能更好，能够更好地处理异步I/O以及系统事件，另一方面，使用阶段的概念也使得开发者可以更好地了解nodejs应用程序的运行过程等。所以接下来的事件循环是基于Node 10版本以后的作为标准。
NodeJS采用v8作为javascript的解析引擎，但是NodeJS的事件循环机制是基于libuv库实现的，可以理解为一个不断运行并等待事件发生的循环，不同于浏览器的事件循环，Node将事件分为如下六个不同的阶段：
1、定时器检测阶段(timers)：执行setTimeout、setInterval的回调
2、I/O事件回调阶段(I/O callbacks)：执行上一次循环中一些未执行的I/O回调
3、闲置阶段(idle,prepare)：仅系统内部使用
4、轮询阶段(poll):检查是否有I/O事件的回调函数需要执行，若有，则立即执行；若无，则等待下一个定时器准备就绪或新的I/O事件
5、检查阶段(check)：执行setImmediate的回调
6、关闭事件回调阶段(close callbacks)：执行一些资源释放的操作，比如处理socket的close事件等
复制代码从以上六个阶段可以看出，每个阶段都有对应的任务队列，事件循环会根据执行优先级一次执行队列中的任务，并且在每个阶段之间执行微任务和更新时间戳。
1、定时器检测阶段（timers）
Node.js 中的定时器是一种会在一段时间后调用给定函数的内部构造。 定时器函数的调用时间取决于用于创建定时器的方法以及 Node.js 事件循环正在执行的其他工作。
也就是说，在NodeJS中，定时器的时间也不是绝对标准的，定时器超时触发是通过在定时器堆(heap)中设置定时器，在定时器到期时将回调函数放入到定时器检测阶段(timers)任务队列中，等待事件循环进入该阶段执行回调函数。
setTimeout(() => {
console.log('timeout1');
}, 1000)
setTimeout(() => {
console.log('timeout2');
}, 0)
//timeout2 timeout1
复制代码而在Node中，定时器的延时时间也不是绝对准确的，取决于当前事件循环的状态，举个例子：
setTimeout(() => {
console.log('timeout1');
}, 1000)
setTimeout(() => {
console.log('timeout2');
}, 0)
for (let i = 0; i < 100000; i++) {}//模拟一个耗时任务
console.log('loop end');
复制代码当事件循环遇到一个耗时任务时，肯定要花费一定的时间去执行，等这个耗时任务执行完毕后，方可执行定时器。
2、I/O事件回调阶段(I/O callbacks)
I/O任务队列是存储与I/O操作(如网络请求、文件读写等)相关的回调函数。举个例子：
const fs = require('fs')
// 读取文件
fs.readFile('./text/file.json', (err, data) => {
if (err) throw err;
console.log(JSON.parse(data));
});
复制代码3、闲置阶段(idle,prepare)
准备工作。
4、轮询阶段(poll)
在node事件循环中，轮询阶段会检查是否有I/O事件的回调函数需要执行，如果有，则立即执行它们。如果没有，则会等待一段时间，等待新的I/O事件的到来。以下是一个简单的示例，展示了轮询阶段的行为：
// 轮询阶段的例子
const fs = require('fs');
console.log('Script started');
// 读取文件
fs.readFile('./text/file.json' (err, data) => {
// 回调函数将在轮询阶段执行
console.log('File contents:', JSON.parse(data));
});
console.log('Script ended');
复制代码在这个示例中，读取文件的回调函数会在轮询阶段被执行。
当代码执行到fs.readFile时，Node会启动文件读取操作，发起I/O请求，并将回调函数挂起。Node会检查是否有I/O事件的回调函数需要执行，由于文件读取操作需要一些时间才能完成，Node不会立即执行回调函数。相反，Node会在轮询阶段等待一段时间，等待文件读取操作完成。当文件读取操作完成时，Node会接收到I/O事件的事件通知，然后立即执行回调函数，打印文件内容。
5、检查阶段(check)
在这个阶段是执行setImmediate的回调，在 I/O 事件的回调之后调度 callback 的“立即”执行。
当多次调用 setImmediate() 时，则 callback 函数会按照它们的创建顺序排队执行。 每次事件循环迭代都会处理整个回调队列。 如果立即定时器从正在执行的回调中排队，则直到下一次事件循环迭代才会触发该定时器。
如果 callback 不是函数，则将抛出 TypeError。
此方法具有可使用 timersPromises.setImmediate() 获得的 promise 的自定义变体。
6、关闭事件回调阶段(close callbacks)
在关闭事件回调阶段，会执行一些资源释放的操作，例如关闭数据库连接、关闭文件或网络连接等。例如，下面的代码演示如何在关闭事件回调阶段关闭数据库连接：
const { MongoClient } = require('mongodb');
// 创建数据库连接
const client = new MongoClient(uri, { useNewUrlParser: true });
// 在关闭事件回调阶段关闭数据库连接
process.on('beforeExit', () => {
console.log('Closing database connection...');
client.close();
});
复制代码当事件循环接收到关闭事件时，会执行beforeExit回调函数，释放数据库连接。或者是Socket对象的close事件：
let dgram = require('dgram');
let socket = dgram.createSocket("udp4");
socket.on('close', () => {//socket对象的close事件
console.log('Socket对象已关闭');
});
socket.close();
复制代码如上所示，当调用Socket对象的close方法之后close事件就会被触发。
从以上六个阶段可以看出，在事件循环中，最常见和耗时的是poll阶段，它会在等待I/O事件发生时阻塞代码的执行，直到有事件发生或定时器到期。而在idle和check阶段，会执行一些轻量级的回调任务。
二、事件循环
1、宏任务和微任务
nodejs中的宏任务和微任务：
macro-task：setTimeout、setInterval、 setImmediate、script（整体代码）、 I/O 操作等。
micro-task: process.nextTick、new Promise().then(回调)等
复制代码process.nextTick 是一个独立于 eventLoop 的任务队列。
在每一个事件循环 阶段完成后都会去检查 nextTick 队列，如果队列里有任务，则该任务优先于微任务执行。举个例子：
setTimeout(function() {
console.log('timer1');
process.nextTick(function() {
console.log('nextTick1');
});
new Promise(function(resolve) {
console.log('promise1');
resolve();
}).then(function() {
console.log('promise1 callback');
});
});
process.nextTick(function() {
console.log('nextTick2');
});
new Promise(function(resolve) {
console.log('promise2');
resolve();
}).then(function() {
console.log('promise2 callback');
});
setTimeout(function() {
console.log('timer2');
process.nextTick(function() {
console.log('nextTick3');
})
new Promise(function(resolve) {
resolve();
}).then(function() {
console.log('promise3 callback');
});
})
复制代码执行顺序如下：
从图片可以看出，process.nextTick拥有最高的优先级，比微任务更高的优先级；另外，微任务在事件循环的各个阶段执行。如果有新的宏任务被加入到队列中，该宏任务会在下一个循环周期执行。
2、循环机制
根据如图所示，事件循环的流程大致如下: 1.执行 timers 阶段的回调函数，如果队列为空，则跳过。 2.执行 I/Ocallbacks 阶段的回调区数，如果队列为空，则跳过。 3.执行 poll 阶段的回调函数，直到队列为空或达到系统限制，此阶段主要用于l/0 事件等待，当队列不为空时，如果有轮询的触发条件满足，则执行相应的回调函数，否则将等待直到触发条件满足，可者达到系统限制。 4.执行 check 阶段的回调函数，如果队列为空，则跳过。 5.执行微任务(microtask)，包括process.nextTick、Promise.then 等回调。
6.如果 Event Loop 处于被停止的状态则结束，否则回到第一步。 在事件循环的过程中，如果有新的宏任务(macrotask)被加入到队列中，则会在下一个循环周期执行。同时，微任务(microtask)和宏任务(macrotask)的执行顺序是不同的，微任务会在当前阶段结束后立即执行，而宏们务会在下一个阶段开始时执行。
总之，事件循环是Node.js实现异步I/O和非阻塞操作的重要机制，开发者需要灵活掌握事件循环的机制，以充分发挥Node.js的性能和优势。
3、注意点
在 Node.js 的事件循环中，setTimeout 和 setImmediate 执行顺序是有区别的。
举个例子：
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout')
}, 0)
setImmediate(() => {
console.log('setImmediate')
})
复制代码其输出结果不确定，可能是先输出 setTimeout，也可能是先输出 setImmediate。
这是因为 setTimeout 是将回调函数加入到定时器队列中，等待一定时间后再执行。而 setImmediate 是将回调函数加入到 check 队列中，在下一次事件循环迭代中执行。
如果当前事件循环中没有其他任务执行，那么在下一个事件循环从 check 队列中取出回调函数并执行，这时 setImmediate 的回调函数就会先执行，因为它在定时器队列中加入的时间比 setTimeout 的回调函数早。
但是如果当前事件循环中有其他任务执行，那么下一个事件循环开始时就会先执行已经在定时器队列中的任务，因此 setTimeout 的回调函数会先执行。
综上所述，setTimeout 和 setImmediate 的执行顺序是不确定的，取决于当前事件循环的状态。
三、新老版本的事件循环机制
在Node.js的事件循环机制方面，新旧版本之间主要有以下不同: 1、引入微任务(microtasks)队列:Node.js 11.0.0版本引入了微任务队列，用于存储当当前任务完成后需要立即执行的回调函数，如Promise.then、process.nextTick等，它会在当前阶段执行完所有任务后立即执行其中的回调函数，而不需要等待下一个事件循环周
2、timers阶段处理:在旧版本中，如果某个定时器的回调执行时间过长，会导致其他定时器回调的执行受到影响。在新版本中，该问题得到修复，timers阶段的回调会在执行一定时间后进行重新调度，来确保即使存在长时间的回调执行也不会影响其他定时器的执行。
3、I/O callbacks阶段处理:在旧版本中，当事件循环进入此阶段时，会立即执行存储在队列中的回调函数，而在新版本中，如果I/O callbacks队列有较多的回调需要执行，Node.js会将其拆分为小任务，根据一定的策略分配执行，以防止长时间阻塞其他回调函数的执行。
4、nextTick队列清空策略:在旧版本中，process.nextTick回调函数的执行比Promise等微任务更高优先级，当nextTick队列非常长时，执行nextTick回调函数可能会阻塞事件循环。而在新版本中，Node.js 会每隔一定数量或一定时间就清空nextTick队列，以确保事件循环的正常运行和其他回调函数的及时执行。综上所述，新旧版本在事件循环机制方面有一些不同，其中的改进主要是为了优化事件处理和提高Node.js的性能。