Node.js 事件循环

事件循环是 Node.js 处理非阻塞 I/O 操作的核心机制，使得单线程能够高效处理多个并发请求。

Node.js 是基于单线程的 JavaScript 运行时，利用事件循环来处理异步操作，如文件读取、网络请求和数据库查询。

事件循环使得 Node.js 能够非阻塞地运行代码、处理多个连接、以及执行异步 I/O 操作。

事件循环使得 Node.js 能够处理大量并发的 I/O 操作而不会导致线程阻塞，这是 Node.js 高效处理并发请求的关键。

事件循环的阶段

事件循环分为多个阶段，每个阶段处理特定的任务。关键阶段如下：

Timers：执行 setTimeout() 和 setInterval() 的回调。
I/O Callbacks：处理一些延迟的 I/O 回调。
Idle, prepare：内部使用，不常见。
Poll：检索新的 I/O 事件，执行与 I/O 相关的回调。
Check：执行 setImmediate() 回调。
Close Callbacks：处理关闭的回调，如 socket.on('close', ...)。

事件循环的流程

任务进入事件循环队列。
事件循环按照阶段顺序进行处理，每个阶段有自己的回调队列。
事件循环会在 poll 阶段等待新的事件到达，如果没有事件，会检查其他阶段的回调。
如果 setImmediate() 和 setTimeout() 都存在，setImmediate() 在 check 阶段先执行，而 setTimeout() 在 timers 阶段执行。

实例

setTimeout(() => {
console.log('Timeout callback');
}, 0);

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

console.log('Main thread execution');

输出顺序：

Main thread execution 先打印。
setImmediate() 和 setTimeout() 的执行顺序取决于当前事件循环的状态，一般 setImmediate() 会先执行。

宏任务与微任务

宏任务：setTimeout、setInterval、setImmediate、I/O 操作等。
微任务：process.nextTick、Promise.then。

执行顺序：微任务优先级高于宏任务，会在当前阶段的回调结束后立即执行。

实例

setTimeout(() => {
console.log('Timeout callback');
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
console.log('Promise callback');
});

console.log('Main thread execution');

执行输出结果：

Main thread execution
Promise callback
Timeout callback

process.nextTick()

process.nextTick() 会在当前操作结束后、下一个阶段开始前执行微任务，优先级高于 Promise。

实例

process.nextTick(() => {
console.log('Next tick callback');
});

console.log('Main thread execution');

输出：

Main thread execution
Next tick callback

事件驱动程序

在 Node.js 中，事件驱动编程主要通过 EventEmitter 类来实现。

EventEmitter 是一个内置类，位于 events 模块中，通过继承 EventEmitter，你可以创建自己的事件发射器，并注册和触发事件。

通过这种机制，Node.js 可以高效地处理异步任务，即使在单线程的环境下也能实现并发处理。

整个事件驱动的流程就是这么实现的，非常简洁。有点类似于观察者模式，事件相当于一个主题(Subject)，而所有注册到这个事件上的处理函数相当于观察者(Observer)。

基本概念：

事件：在程序中发生的动作或状态改变，例如一个文件读取完成或一个 HTTP 请求到达。
事件触发器：EventEmitter 是 Node.js 的内置模块，用来发出和监听事件。
事件处理器：与事件关联的回调函数，事件发生时被调用。

事件驱动的流程：

注册事件：在程序中通过 EventEmitter 实例注册事件和对应的处理器。
触发事件：当指定的事件发生时，EventEmitter 会触发该事件。
处理事件：事件循环会调度相应的回调函数来执行任务。

Node.js 有多个内置的事件，我们可以通过引入 events 模块，并通过实例化 EventEmitter 类来绑定和监听事件，如下实例：

// 引入 events 模块
var events = require('events');
// 创建 eventEmitter 对象
var eventEmitter = new events.EventEmitter();

以下程序绑定事件处理程序：

// 绑定事件及事件的处理程序
eventEmitter.on('eventName', eventHandler);

我们可以通过程序触发事件：

// 触发事件
eventEmitter.emit('eventName');

实例

创建 hello.js 文件，代码如下所示：

实例 1

const EventEmitter = require('events');
const myEmitter = new EventEmitter();

// 注册事件处理器
myEmitter.on('greet', () => {
console.log('Hello, world!');
});

// 触发事件
myEmitter.emit('greet');

输出：

Hello, world!

创建 main.js 文件，代码如下所示：

实例 2

// 引入 events 模块 var events = require('events'); // 创建 eventEmitter 对象 var eventEmitter = new events.EventEmitter(); // 创建事件处理程序 var connectHandler = function connected() { console.log('连接成功。'); // 触发 data_received 事件 eventEmitter.emit('data_received'); } // 绑定 connection 事件处理程序 eventEmitter.on('connection', connectHandler); // 使用匿名函数绑定 data_received 事件 eventEmitter.on('data_received', function(){ console.log('数据接收成功。'); }); // 触发 connection 事件 eventEmitter.emit('connection'); console.log("程序执行完毕。");

接下来让我们执行以上代码：

$ node main.js
连接成功。
数据接收成功。
程序执行完毕。

Node 应用程序是如何工作的？

在 Node 应用程序中，执行异步操作的函数将回调函数作为最后一个参数，回调函数接收错误对象作为第一个参数。

接下来让我们来重新看下前面的实例，创建一个 input.txt ,文件内容如下：

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创建 main.js 文件，代码如下：

var fs = require("fs");

fs.readFile('input.txt', function (err, data) {
   if (err){
      console.log(err.stack);
      return;
   }
   console.log(data.toString());
});
console.log("程序执行完毕");

以上程序中 fs.readFile() 是异步函数用于读取文件。如果在读取文件过程中发生错误，错误 err 对象就会输出错误信息。

如果没发生错误，readFile 跳过 err 对象的输出，文件内容就通过回调函数输出。

执行以上代码，执行结果如下：

程序执行完毕
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接下来我们删除 input.txt 文件，执行结果如下所示：

程序执行完毕
Error: ENOENT, open 'input.txt'

因为文件 input.txt 不存在，所以输出了错误信息。

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