Node.js 的事件循环（Event Loop）是其异步非阻塞 I/O 操作的核心机制。它允许 Node.js 高效处理大量并发操作，而无需依赖多线程。以下是 Node.js 事件循环机制的详细说明：

一、基本概念

事件循环是一个持续运行的循环，负责处理异步任务的调度和执行。它从事件队列中取出任务，并将其推送到调用栈中执行。事件循环的核心是单线程，但通过异步 I/O 和非阻塞操作，Node.js 能够高效处理并发请求。

二、运行阶段

Node.js 的事件循环分为多个阶段，每个阶段都有特定的任务队列。以下是事件循环的主要阶段：

1、Timers 阶段

• 处理 setTimeout 和 setInterval 的回调。
• 检查定时器是否到期，到期则执行回调。

2、Pending Callbacks 阶段

• 执行一些系统操作的回调，例如 TCP 错误回调。

3、Idle 阶段

• 内部使用的阶段，通常不需要关注。

4、Prepare 阶段

• 内部使用的阶段，通常不需要关注。

5、Poll 阶段

• 检索新的 I/O 事件（如文件读取、网络请求等）。
• 执行与 I/O 相关的回调。
• 如果 Poll 队列为空：
  • 如果队列为空，检查是否有 setImmediate 回调：
    • 有：进入 Check 阶段。
    • 无：等待新的 I/O 事件，阻塞时间由最近的定时器到期时间决定

6、Check 阶段

• 执行 setImmediate 的回调。

7、Close Callbacks 阶段

• 执行一些关闭事件的回调，例如 socket.on('close', ...)。

执行顺序

1. 执行同步代码。
2. 将异步任务（如 setTimeout、setImmediate、I/O 操作）分配到对应队列。
3. 事件循环按照阶段顺序处理任务：
   • Timers → Pending Callbacks → Poll → Check → Close Callbacks。
4. 每个阶段执行完毕后，事件循环会检查是否有新的任务，如果有则继续循环。

三、关键 API 的归属阶段

API	阶段/类型	说明
setTimeout	Timers 阶段	回调在 Timers 阶段执行。
setImmediate	Check 阶段	回调在 Check 阶段执行。
fs.readFile	Poll 阶段	I/O 完成后回调加入 Poll 队列。
process.nextTick	微任务队列	当前阶段结束后立即执行。
Promise.then()	微任务队列	优先级次于 process.nextTick。

四、微任务（Microtasks）和宏任务（Macrotasks）

• 微任务：包括 Promise 的回调、process.nextTick。
  • 微任务在当前阶段结束后、下一个阶段开始前执行。在 每个阶段切换时（即每个宏任务阶段完成后），会清空微任务队列。
  • process.nextTick 的优先级高于 Promise。
• 宏任务：包括 setTimeout、setInterval、setImmediate、I/O 操作。
  • 宏任务在事件循环的各个阶段中执行。

五、示例代码

console.log("Start");

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

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

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

process.nextTick(() => {
  console.log("Next Tick");
});

console.log("End");

输出顺序：

Start
End
Next Tick
Promise
Timeout
Immediate

六、总结

• Node.js 的事件循环是单线程的，但通过异步和非阻塞 I/O 实现高并发。
• 事件循环分为多个阶段，每个阶段处理不同类型的任务。
• 微任务（如 Promise、process.nextTick）优先于宏任务（如 setTimeout、setImmediate）执行。

理解事件循环机制对于编写高效的 Node.js 代码至关重要，尤其是在处理异步操作时。

更新日志

2025/8/24 08:17

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• e7112-1于 2025/8/24