Node.js Event Loop与浏览器 Event Loop(事件环)

要理解Event Loop首先要学习几个概念，下面就通过这些概念来一步步解析Event Loop

一：进程与线程

进程是操作系统分配资源和调度任务的基本单位,线程是建立在进程上的一次程序运行单位，一个进程上可以有多个线程。

1.1 为什么JavaScript是单线程？

JavaScript语言的一大特点就是单线程，也就是说，同一个时间只能做一件事。那么，为什么JavaScript不能有多个线程呢？这样能提高效率啊。

JavaScript的单线程，与它的用途有关。作为浏览器脚本语言，JavaScript的主要用途是与用户互动，以及操作DOM。这决定了它只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。比如，假定JavaScript同时有两个线程，一个线程在某个DOM节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准？

所以，为了避免复杂性，从一诞生，JavaScript就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征，将来也不会改变。

为了利用多核CPU的计算能力，HTML5提出Web Worker标准，允许JavaScript脚本创建多个线程，但是子线程完全受主线程控制，且不得操作DOM。所以，这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。

这里所谓的单线程指的是主线程是单线程的,所以在Node中主线程依旧是单线程的。

1.2 其他线程

• 浏览器事件触发线程(用来控制事件循环,存放setTimeout、浏览器事件、ajax的回调函数)
• 定时触发器线程(setTimeout定时器所在线程)
• 异步HTTP请求线程(ajax请求线程)

单线程特点是节约了内存,并且不需要在切换执行上下文。而且单线程不需要管锁的问题,这里简单说下锁的概念。例如下课了大家都要去上厕所,厕所就一个,相当于所有人都要访问同一个资源。那么先进去的就要上锁。而对于node来说。下课了就一个人去厕所,所以免除了锁的问题！

二：队列和栈

2.1 栈内存or堆内存

堆和栈这两个字我们已经接触多很多次，那么具体是什么存在栈中什么存在堆中呢？就拿JavaScript中的变量来说：

• 首先JavaScript中的变量分为基本类型和引用类型。
• 基本类型就是保存在栈内存中的简单数据段，而引用类型指的是那些保存在堆内存中的对象。

1、基本类型

基本类型有Undefined、Null、Boolean、Number 和String。这些类型在内存中分别占有固定大小的空间，他们的值保存在栈空间，我们通过按值来访问的。

2、引用类型

引用类型，值大小不固定，栈内存中存放地址指向堆内存中的对象。是按引用访问的。如下图所示：栈内存中存放的只是该对象的访问地址，在堆内存中为这个值分配空间。由于这种值的大小不固定，因此不能把它们保存到栈内存中。但内存地址大小的固定的，因此可以将内存地址保存在栈内存中。 这样，当查询引用类型的变量时， 先从栈中读取内存地址， 然后再通过地址找到堆中的值。对于这种，我们把它叫做按引用访问。

2.2 任务队列

单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。

如果排队是因为计算量大，CPU忙不过来，倒也算了，但是很多时候CPU是闲着的，因为IO设备（输入输出设备）很慢（比如Ajax操作从网络读取数据），不得不等着结果出来，再往下执行。

JavaScript语言的设计者意识到，这时主线程完全可以不管IO设备，挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果，再回过头，把挂起的任务继续执行下去。

于是，所有任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；异步任务指的是，不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。

具体来说，异步执行的运行机制如下。（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。）

（1）所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
（2）主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。
（3）一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
（4）主线程不断重复上面的第三步。

三：浏览器中的Event Loop

主线程从"任务队列"中读取事件，这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）。

为了更好地理解Event Loop，请看下图

上图中，主线程运行的时候，产生堆（heap）和栈（stack），栈中的代码调用各种外部API，它们在"任务队列"中加入各种事件（click，load，done）。只要栈中的代码执行完毕，主线程就会去读取"任务队列"，依次执行那些事件所对应的回调函数。

• 所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
• 主线程之外，还存在一个任务队列。只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件。
• 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取任务队列,将队列中的事件放到执行栈中依次执行
• 主线程从任务队列中读取事件，这个过程是循环不断的

整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)

四：Node.js的Event Loop

Node.js也是单线程的Event Loop，但是它的运行机制不同于浏览器环境。

请看下面的示意图

根据上图，Node.js的运行机制如下。

• 我们写的js代码会交给v8引擎进行处理
• 代码中可能会调用nodeApi,node会交给libuv库处理
• libuv库负责Node API的执行。它将不同的任务分配给不同的线程，形成一个Event Loop（事件循环），以异步的方式将任务的执行结果返回给V8引擎。
• 通过事件驱动的方式,将结果放到事件队列中,最终交给我们的应用。

除了setTimeout和setInterval这两个方法，Node.js还提供了另外两个与"任务队列"有关的方法：process.nextTick和setImmediate。

process.nextTick方法可以在当前"执行栈"的尾部----下一次Event Loop（主线程读取"任务队列"）之前----触发回调函数。也就是说，它指定的任务总是发生在所有异步任务之前。setImmediate方法则是在当前"任务队列"的尾部添加事件，也就是说，它指定的任务总是在下一次Event Loop时执行，这与setTimeout(fn, 0)很像

process.nextTick(function A() {
console.log(1);
process.nextTick(function B(){console.log(2);});
});

setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED

上面代码中，由于process.nextTick方法指定的回调函数，总是在当前"执行栈"的尾部触发，所以不仅函数A比setTimeout指定的回调函数timeout先执行，而且函数B也比timeout先执行。这说明，如果有多个process.nextTick语句（不管它们是否嵌套），将全部在当前"执行栈"执行。

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