用一道大廠面試題帶你搞懂事件循環機制

本文涵蓋

• 面試題的引入
• 對事件循環面試題執行順序的一些疑問
• 通過面試題對微任務、事件循環、定時器等對深入理解
• 結論總結

面試題

面試題如下，大家可以先試着寫一下輸出結果，然後再看我下面的詳細講解，看看會不會有什麼出入，如果把整個順序弄清楚 Node.js 的執行順序應該就沒問題了。

async function async1(){
    console.log('async1 start')
    await async2()
    console.log('async1 end')
  }
async function async2(){
    console.log('async2')
}
console.log('script start')
setTimeout(function(){
    console.log('setTimeout0') 
},0)  
setTimeout(function(){
    console.log('setTimeout3') 
},3)  
setImmediate(() => console.log('setImmediate'));
process.nextTick(() => console.log('nextTick'));
async1();
new Promise(function(resolve){
    console.log('promise1')
    resolve();
    console.log('promise2')
}).then(function(){
    console.log('promise3')
})
console.log('script end')

面試題正確的輸出結果

script start
async1 start
async2
promise1
promise2
script end
nextTick
async1 end
promise3
setTimeout0
setImmediate
setTimeout3

提出問題

在理解node.js的異步的時候有一些不懂的地方，使用node.js的開發者一定都知道它是單線程的，異步不阻塞且高併發的一門語言，但是node.js在實現異步的時候，兩個異步任務開啓了，是就是誰快就誰先完成這麼簡單，還是說異步任務最後也會有一個先後執行順序?對於一個單線程的的異步語言它是怎麼實現高併發的呢?

好接下來我們就帶着這兩個問題來真正的理解node.js中的異步（微任務與事件循環）。

Node 的異步語法比瀏覽器更復雜，因爲它可以跟內核對話，不得不搞了一個專門的庫 libuv 做這件事。這個庫負責各種回調函數的執行時間，異步任務最後基於事件循環機制還是要回到主線程，一個個排隊執行。

詳細講解

1.本輪循環與次輪循環

異步任務可以分成兩種。

1. 追加在本輪循環的異步任務
2. 追加在次輪循環的異步任務

所謂”循環”，指的是事件循環（event loop）。這是 JavaScript 引擎處理異步任務的方式，後文會詳細解釋。這裏只要理解，本輪循環一定早於次輪循環執行即可。

Node 規定，process.nextTick和Promise的回調函數，追加在本輪循環，即同步任務一旦執行完成，就開始執行它們。而setTimeout、setInterval、setImmediate的回調函數，追加在次輪循環。

2.process.nextTick()

1）process.nextTick不要因爲有next就被好多小夥伴當作次輪循環。

2）Node 執行完所有同步任務，接下來就會執行process.nextTick的任務隊列。

3）開發過程中如果想讓異步任務儘可能快地執行，可以使用process.nextTick來完成。

3.微任務（microtack）

根據語言規格，Promise對象的回調函數，會進入異步任務裏面的”微任務”（microtask）隊列。

微任務隊列追加在process.nextTick隊列的後面，也屬於本輪循環。

根據語言規格，Promise對象的回調函數，會進入異步任務裏面的”微任務”（microtask）隊列。

微任務隊列追加在process.nextTick隊列的後面，也屬於本輪循環。所以，下面的代碼總是先輸出3，再輸出4。

process.nextTick(() => console.log(3));
Promise.resolve().then(() => console.log(4));

// 輸出結果3，4

process.nextTick(() => console.log(1));
Promise.resolve().then(() => console.log(2));
process.nextTick(() => console.log(3));
Promise.resolve().then(() => console.log(4));

// 輸出結果 1，2，3，4

注意，只有前一個隊列全部清空以後，纔會執行下一個隊列。兩個隊列的概念 nextTickQueue 和微隊列microTaskQueue，也就是說開啓異步任務也分爲幾種，像promise對象這種，開啓之後直接進入微隊列中，微隊列內的就是那個任務快就那個先執行完，但是針對於隊列與隊列之間不同的任務，還是會有先後順序，這個先後順序是由隊列決定的。

4.事件循環的階段（idle, prepare忽略了這個階段）

事件循環最階段最詳細的講解（官網：https://nodejs.org/en/docs/gu...）

1. timers階段

   次階段包括setTimeout()和setInterval()

2. IO callbacks

   大部分的回調事件，普通的caollback

3. poll階段

   網絡連接，數據獲取，讀取文件等操作

4. check階段

   setImmediate()在這裏調用回調

5. close階段
   一些關閉回調，例如socket.on('close', ...)

• 事件循環注意點

1）Node 開始執行腳本時，會先進行事件循環的初始化，但是這時事件循環還沒有開始，會先 完成下面的事情。

同步任務
發出異步請求
規劃定時器生效的時間
執行process.nextTick()等等

最後，上面這些事情都幹完了，事件循環就正式開始了。

2）事件循環同樣運行在單線程環境下，高併發也是依靠事件循環，每產生一個事件，就會加入到該階段對應的隊列中，此時事件循環將該隊列中的事件取出，準備執行之後的callback。

3）假設事件循環現在進入了某個階段，即使這期間有其他隊列中的事件就緒，也會先將當前隊列的全部回調方法執行完畢後，再進入到下一個階段。

5.事件循環中的setTimeOut與setImmediate

由於setTimeout在 timers 階段執行，而setImmediate在 check 階段執行。所以，setTimeout會早於setImmediate完成。

setTimeout(() => console.log(1));
setImmediate(() => console.log(2));

上面代碼應該先輸出1，再輸出2，但是實際執行的時候，結果卻是不確定，有時還會先輸出2，再輸出1。

這是因爲setTimeout的第二個參數默認爲0。但是實際上，Node 做不到0毫秒，最少也需要1毫秒，根據官方文檔，第二個參數的取值範圍在1毫秒到2147483647毫秒之間。也就是說，setTimeout(f, 0)等同於setTimeout(f, 1)。

實際執行的時候，進入事件循環以後，有可能到了1毫秒，也可能還沒到1毫秒，取決於系統當時的狀況。如果沒到1毫秒，那麼 timers 階段就會跳過，進入 check 階段，先執行setImmediate的回調函數。

但是，下面的代碼一定是先輸出2，再輸出1。

const fs = require('fs');
fs.readFile('test.js', () => {
 setTimeout(() => console.log(1));
 setImmediate(() => console.log(2));
});

上面代碼會先進入 I/O callbacks 階段，然後是 check 階段，最後纔是 timers 階段。因此，setImmediate纔會早於setTimeout執行。

6.同步任務中async以及promise的一些誤解

• 問題1:

在面試題中，在同步任務的過程中，不知道大家有沒有疑問，爲什麼不是執行完async2輸出後執行async1 end輸出，而是接着執行promise1？

引用阮一峯老師書中一句話：“ async 函數返回一個 Promise 對象，當函數執行的時候，一旦遇到 await 就會先返回，等到觸發的異步操作完成，再接着執行函數體內後面的語句。”

簡單的說，先去執行後面的同步任務代碼，執行完成後，也就是表達式中的 Promise 解析完成後繼續執行 async 函數並返回解決結果。（其實還是本輪循環promise的問題，最後的resolve屬於異步，位於本輪循環的末尾。）

• 問題2:

console.log('promise2')爲什麼也是在resolve之前執行？

解答：注：此內容來源與阮一峯老師的ES6書籍，調用resolve或者reject並不會終結promise的參數函數的執行。因爲立即resolved的Promise是本輪循環的末尾執行，同時總是晚於本輪循環的同步任務。正規的寫法調用resolve或者reject以後，Promise的使命就完成了，後繼操作應該放在then方法後面。所以最好在它的前面加上return語句，這樣就不會出現意外

new Promise((resolve,reject) => {
    return resolve(1);
    //後面的語句不會執行
    console.log(2);
}

• 問題3:

promise3和script end的執行順序是否有疑問？

解答：因爲立即resolved的Promise是本輪循環的末尾執行，同時總是晚於本輪循環的同步任務。 Promise 是一個立即執行函數，但是他的成功（或失敗：reject）的回調函數 resolve 卻是一個異步執行的回調。當執行到 resolve() 時，這個任務會被放入到回調隊列中，等待調用棧有空閒時事件循環再來取走它。本輪循環中最後執行的。

整體結論

順序的整體總結就是:
同步任務-> 本輪循環->次輪循環

附件:參考資料

node.js官網：

• 事件循環：https://nodejs.org/en/docs/gu...
• Timers：https://nodejs.org/dist/lates...

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