由setTimeout和setImmediate实行递次的随机性窥伺Node的事宜轮回机制

2019年8月24日 267次阅读 来源: Steven

题目引入

打仗过事宜轮回的同砚大都邑纠结一个点，就是在Node中setTimeout和setImmediate实行递次的随机性。

比方说下面这段代码：

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

实行的结果是这模样的：

《由setTimeout和setImmediate实行递次的随机性窥伺Node的事宜轮回机制》

为何会涌现这类状况呢？别急，我们先往下看。

浏览器中事宜轮回模子

我们都晓得，JavaScript是单线程的言语，对I/O的掌握是经由过程异步来完成的，详细是经由过程“事宜轮回”机制来完成。

关于JavaScript中的单线程，指的是JavaScript实行在单线程中，而内部I/O使命实际上是尚有线程池来完成的。

在浏览器中，我们议论事宜轮回，是以“从宏使命行列中取一个使命实行，再掏出微使命行列中的一切使命”来剖析实行代码的。然则在Node环境中并不实用。详细的浏览器事宜轮回剖析：传送门

在Node中，事宜轮回的模子和浏览器比拟大抵雷同，而最大的差别点在于Node中事宜轮回分差别的阶段。详细我们下面会议论到。本文中心也在这里。

Node中事宜轮回阶段剖析

下面是事宜轮回差别阶段的示意图：

《由setTimeout和setImmediate实行递次的随机性窥伺Node的事宜轮回机制》

每一个阶段都有一个先进先出的回调行列要实行。而每一个阶段都有本身的特别的地方。简朴来讲，就是当事宜轮回进入某个阶段后，会实行该阶段特定的恣意操纵，然后才会实行这个阶段里的回调。当行列被实行完，或许实行的回调数目抵达上限后，事宜轮回才会进入下一个阶段。

以下是各个阶段概况。

timers

一个timer指定一个下限时刻而不是正确时刻，在抵达这个下限时刻后实行回调。在指定的时刻事后，timers会尽早的实行回调，然则体系调理或许其他回调的实行可能会耽误它们。

从技术上来讲，
poll阶段掌握
timers什么时刻实行，而实行的详细位置在
timers。

下限的时刻有一个局限：[1, 2147483647]，假如设定的时刻不在这个局限，将被设置为1。

I/O callbacks

这个阶段实行一些体系操纵的回调，比方说TCP衔接发作毛病。

idle, prepare

体系内部的一些挪用。

poll

这是最庞杂的一个阶段。

poll阶段有两个重要的功用：一是实行下限时刻已抵达的timers的回调，一是处置惩罚poll行列里的事宜。

注：Node许多API都是基于事宜定阅完成的，这些API的回调应当都在poll阶段完成。

以下是Node官网的引见：

《由setTimeout和setImmediate实行递次的随机性窥伺Node的事宜轮回机制》

笔者把官网陈说的状况以差别的前提剖析，越发的清晰。（假如有误，师请纠正。）

当事宜轮回进入poll阶段：

  • poll行列不为空的时刻，事宜轮回肯定是先遍历行列并同步实行回调，直到行列清空或实行回调数抵达体系上限。

  • poll行列为空的时刻，这里有两种状况。

    • 假如代码已被setImmediate()设定了回调，那末事宜轮回直接终了poll阶段进入check阶段来实行check行列里的回调。

    • 假如代码没有被设定setImmediate()设定回调：

      • 假如有被设定的timers，那末此时事宜轮回会搜检timers，假如有一个或多个timers下限时刻已抵达，那末事宜轮回将绕回timers阶段，并实行timers的有用回调行列。
      • 假如没有被设定timers，这个时刻事宜轮回是阻塞在poll阶段守候回调被到场poll行列。

check

这个阶段许可在poll阶段终了后马上实行回调。假如poll阶段余暇，而且有被setImmediate()设定的回调，那末事宜轮回直接跳到check实行而不是阻塞在poll阶段守候回调被到场。

setImmediate()实际上是一个特别的timer，跑在事宜轮回中的一个自力的阶段。它运用libuv的API来设定在poll阶段终了后马上实行回调。

注：setImmediate()具有最高优先级，只需poll行列为空，代码被setImmediate()，不论是不是有timers抵达下限时刻，setImmediate()的代码都先实行。

close callbacks

假如一个socket或handle被倏忽关掉（比方socket.destroy()），close事宜将在这个阶段被触发，否则将经由过程process.nextTick()触发。

关于setTimeout和setImmediate

代码重现，我们会发明setTimeout和setImmediate在Node环境下实行是靠“随缘轨则”的。

比方说下面这段代码：

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

实行的结果是这模样的：

《由setTimeout和setImmediate实行递次的随机性窥伺Node的事宜轮回机制》

为何会这模样呢？

这里我们要根据前面的谁人事宜轮回差别阶段的图解来讲明一下：

起首进入的是timers阶段，假如我们的机械机能平常，那末进入timers阶段，一毫秒已过去了（setTimeout(fn, 0)等价于setTimeout(fn, 1)），那末setTimeout的回调会起首实行。

假如没有到一毫秒，那末在timers阶段的时刻，下限时刻没到，setTimeout回调不实行，事宜轮回来到了poll阶段，这个时刻行列为空，此时有代码被setImmediate()，因而先实行了setImmediate()的回调函数，以后鄙人一个事宜轮回再实行setTimemout的回调函数。

而我们在实行代码的时刻，进入timers的时刻耽误实际上是随机的，并非肯定的，所以会涌现两个函数实行递次随机的状况。

那我们再来看一段代码：

var fs = require('fs')

fs.readFile(__filename, () => {
    setTimeout(() => {
        console.log('timeout');
    }, 0);
    setImmediate(() => {
        console.log('immediate');
    });
});

这里我们就会发明，setImmediate永久先于setTimeout实行。

缘由以下：

fs.readFile的回调是在poll阶段实行的，当其回调实行终了以后，poll行列为空，而setTimeout入了timers的行列，此时有代码被setImmediate()，因而事宜轮回先进入check阶段实行回调，以后鄙人一个事宜轮回再在timers阶段中实行有用回调。

一样的，这段代码也是一样的原理：

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

以上的代码在timers阶段实行外部的setTimeout回调后，内层的setTimeout和setImmediate入队，以后事宜轮回继承今后面的阶段走，走到poll阶段的时刻发明行列为空，此时有代码被setImmedate()，所以直接进入check阶段实行响应回调（注重这里没有去检测timers行列中是不是有成员抵达下限事宜，由于setImmediate()优先）。以后在第二个事宜轮回的timers阶段中再去实行响应的回调。

综上，我们可以总结：

  • 假如二者都在主模块中挪用，那末实行前后取决于历程机能，也就是随机。
  • 假如二者都不在主模块挪用（被一个异步操纵包裹），那末setImmediate的回调永久先实行。

process.nextTick() and Promise

关于这两个，我们可以把它们明白成一个微使命。也就是说，它实在不属于事宜轮回的一部分。

那末他们是在什么时刻实行呢？

不论在什么地方挪用，他们都邑在其所处的事宜轮回末了，事宜轮回进入下一个轮回的阶段前实行。

举个?：

setTimeout(() => {
    console.log('timeout0');
    process.nextTick(() => {
        console.log('nextTick1');
        process.nextTick(() => {
            console.log('nextTick2');
        });
    });
    process.nextTick(() => {
        console.log('nextTick3');
    });
    console.log('sync');
    setTimeout(() => {
        console.log('timeout2');
    }, 0);
}, 0);

结果是：

《由setTimeout和setImmediate实行递次的随机性窥伺Node的事宜轮回机制》

再解释一下：

timers阶段实行外层setTimeout的回调，碰到同步代码先实行，也就有timeout0、sync的输出。碰到process.nextTick后入微使命行列，顺次nextTick1、nextTick3、nextTick2入队后出队输出。以后，鄙人一个事宜轮回的timers阶段，实行setTimeout回调输出timeout2。

末了

下面给出两段代码，假如可以明白实在行递次申明你已明白透辟。

代码1：

setImmediate(function(){
  console.log("setImmediate");
  setImmediate(function(){
    console.log("嵌套setImmediate");
  });
  process.nextTick(function(){
    console.log("nextTick");
  })
});

// setImmediate
// nextTick
// 嵌套setImmediate

剖析：事宜轮回check阶段实行回调函数输出setImmediate，以后输出nextTick。嵌套的setImmediate鄙人一个事宜轮回的check阶段实行回调输出嵌套的setImmediate。

代码2：

var fs = require('fs');

function someAsyncOperation (callback) {
  // 假定这个使命要斲丧 95ms
  fs.readFile('/path/to/file', callback);
}

var timeoutScheduled = Date.now();

setTimeout(function () {

  var delay = Date.now() - timeoutScheduled;

  console.log(delay + "ms have passed since I was scheduled");
}, 100);


// someAsyncOperation要斲丧 95 ms 才完成
someAsyncOperation(function () {

  var startCallback = Date.now();

  // 斲丧 10ms...
  while (Date.now() - startCallback < 10) {
    ; // do nothing
  }

});

剖析：事宜轮回进入poll阶段发明行列为空，而且没有代码被setImmediate()。因而在poll阶段守候timers下限时刻抵达。当比及95ms时，fs.readFile起首实行了，它的回调被添加进poll行列并同步实行，耗时10ms。此时统共时刻积累105ms。比及poll行列为空的时刻，事宜轮回会检察近来抵达的timer的下限时刻，发明已抵达，再回到timers阶段，实行timer的回调。

假如有什么题目，迎接留言交换讨论。

参考链接：

https://nodejs.org/en/docs/gu…

https://github.com/creeperyan…

    原文作者：Steven
    原文地址: https://segmentfault.com/a/1190000013102056
    本文转自网络文章，转载此文章仅为分享知识，如有侵权，请联系博主进行删除。
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