nodejs事件循环有哪几个阶段

# Node.js事件循环有哪几个阶段

## 引言

Node.js作为基于Chrome V8引擎的JavaScript运行时，其核心特性之一就是**非阻塞I/O**和**事件驱动**架构。这一特性的实现离不开底层的事件循环机制。理解事件循环的各个阶段，对于编写高性能、可靠的Node.js应用至关重要。本文将深入剖析Node.js事件循环的六个核心阶段，揭示异步操作背后的运行逻辑。

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## 一、事件循环概述

事件循环是Node.js实现非阻塞I/O的核心机制，它允许JavaScript在单线程环境下处理高并发请求。整个循环由以下几个关键组成部分：

1. **阶段（Phases）**：6个有序的处理阶段
2. **任务队列（Queues）**：包括宏任务队列和微任务队列
3. **Libuv**：跨平台的异步I/O库，实现事件循环的底层逻辑

> 当Node.js启动时，事件循环就会开始运行，直到没有待处理的回调时退出。

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## 二、事件循环的六个阶段

### 1. timers阶段
**处理对象**：`setTimeout()`和`setInterval()`的回调

- 检查定时器是否到期
- 执行所有到期的定时器回调
- **注意**：实际执行时间可能晚于预设时间（受系统调度影响）

```javascript
setTimeout(() => {
  console.log('timer callback');
}, 100);

2. pending callbacks阶段

处理对象：系统操作的回调（如TCP错误）

• 执行上一轮循环中延迟的I/O回调
• 典型例子：TCP socket收到ECONNREFUSED错误时的回调

3. idle, prepare阶段

内部使用阶段： - Node.js内部用于准备工作的阶段 - 通常开发者不需要关心此阶段

4. poll阶段（核心阶段）

主要功能： 1. 执行I/O回调 2. 计算阻塞时间

具体行为： - 如果poll队列不为空：同步执行队列中的回调直到清空 - 如果poll队列为空： - 检查是否有setImmediate()回调需要执行 - 检查timers队列是否有到期回调 - 无任务时可能在此阶段阻塞等待

fs.readFile('file.txt', (err, data) => {
  // 这个回调在poll阶段执行
});

5. check阶段

处理对象：setImmediate()的回调

• poll阶段完成后立即执行
• 比setTimeout(fn, 0)具有更高优先级

setImmediate(() => {
  console.log('check phase callback');
});

6. close callbacks阶段

处理对象：关闭事件的回调

• 如socket.on('close', ...)
• process.nextTick()也会在此阶段之后执行

三、特殊队列机制

nextTick队列与微任务队列

虽然不属于事件循环阶段，但需要特别注意：

1. process.nextTick()：

   • 在当前阶段结束后立即执行
   • 优先级高于微任务

2. Promise微任务：

   • 在每个阶段切换时执行
   • 包括.then()、.catch()等回调

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('microtask');
});
process.nextTick(() => {
  console.log('nextTick');
});
// 输出顺序：nextTick → microtask

阶段执行顺序图示

graph LR
    A[timers] --> B[pending]
    B --> C[idle/prepare]
    C --> D[poll]
    D --> E[check]
    E --> F[close]
    F --> A

四、阶段特性对比

五、实践中的注意事项

1. 定时器不可靠性：

   const start = Date.now();
   setTimeout(() => {
    console.log(`实际延迟：${Date.now() - start}ms`);
   }, 100);
   // 可能输出大于100ms
   

2. I/O回调顺序：

   fs.readFile('file', () => {
    setTimeout(() => console.log('timeout'), 0);
    setImmediate(() => console.log('immediate'));
   });
   // 永远先输出immediate
   

3. CPU密集型任务影响：

   • 长时间同步代码会阻塞事件循环
   • 解决方案：任务分片或使用Worker线程

六、总结

Node.js事件循环的六个阶段构成了异步编程的基础架构：

1. timers：处理定时器
2. pending callbacks：执行系统回调
3. idle/prepare：内部准备阶段
4. poll：处理I/O和计算阻塞
5. check：执行setImmediate回调
6. close callbacks：处理关闭事件

理解这些阶段的执行顺序和特性，可以帮助开发者： - 避免常见的异步陷阱 - 优化I/O密集型应用性能 - 编写更可靠的定时逻辑 - 合理使用process.nextTick和Promise微任务

掌握事件循环机制，是成为Node.js高级开发者的必经之路。 “`

这篇文章总计约1500字，采用Markdown格式编写，包含： 1. 清晰的阶段划分说明 2. 代码示例和图表 3. 对比表格和注意事项 4. 实践建议和总结 可根据需要调整内容细节或补充更多示例。