Node.js 中的事件循环
事件循环是 Node.js 中非常重要的一个概念，它是 Node.js 异步非阻塞 I/O 模型的核心。理解事件循环对于我们编写高效的 Node.js 代码非常有帮助。
什么是事件循环？
首先，我们来理解一下什么是事件循环。简单来说，事件循环是一种处理程序执行流程的机制，它在等待和发送事件或消息的过程中保持程序的运行。在 Node.js 中，事件循环是实现异步非阻塞 I/O 模型的关键部分，它使得 Node.js 可以在单线程中处理大量并发操作。
Node.js 的事件循环是如何工作的？
Node.js 的事件循环是基于 libuv 库实现的。libuv 是一个跨平台的异步 I/O 库，它提供了事件循环和其他一些底层功能，使得 Node.js 能够在各种操作系统上运行。
先介绍一下事件队列。事件队列是一个存储待处理事件的数据结构。在 Node.js 中，当一个异步操作完成时，对应的回调函数会被添加到事件队列中。事件循环的任务就是不断地检查事件队列，一旦队列中有事件，就取出事件并执行对应的回调函数。
Node.js 的事件循环分为以下六个阶段，循环执行：
1.timers
此阶段负责处理 setTimeout 和 setInterval 的回调函数。事件循环会检查 timers 队列，执行已到期的定时器回调函数。实际的执行时间可能会因为系统负载、代码阻塞等原因而有所延迟。
2.I/O callbacks
此阶段负责处理大部分 I/O 相关的回调函数，例如网络请求、文件操作等。这些回调函数通常是由上一次循环中的 poll 中监听到的。一些特殊的 I/O 回调（如 TCP 错误）会直接在 poll 阶段处理。
3.idle/prepare
此阶段主要用于 libuv 内部的调度和准备工作，这里不做详细介绍。
4.poll：
Poll IO 是 Libuv 最重要的一个阶段，可以说 Libuv 的驱动引擎。此阶段负责监控 I/O 事件，如文件读写、网络请求等回调都是在这个阶段处理的，所以这也是最复杂的一个阶段。事件循环会在此阶段等待新的 I/O 事件，并将对应的回调函数添加到 I/O callbacks 队列。如果没有新的 I/O 事件，事件循环会继续检查其他阶段。
其中IO 观察者是 Poll IO 阶段最重要的数据结构，它本质上是封装了 fd、回调函数等。结合事件驱动模块，就可以实现对 fd 的处理，例如网络数据的读写。实现上这里不再深入，先来看看效果吧：
const startTime = new Date();
setTimeout(function f1() {
console.log("setTimeout", new Date(), new Date() - startTime);
}, 200);
console.log("start", startTime);
const fs = require("fs");
fs.readFile("./xxx", "utf-8", function fsFunc(err, data) {
const fsTime = new Date();
console.log("fs", fsTime);
while (new Date() - fsTime < 300) {} // 模拟代码执行时阻塞情况
console.log("结束阻塞", new Date());
});
-
执行全局上下文，打印「start + 时间」
-
查看是否有异步任务
-
有，进入 event-loop，刚进入时由于还没到 200 毫秒，所以不会执行 setTimeout 的回调，一步步进入到 poll 阶段
-
poll 开始轮询，检查各队列是否有任务需要执行，这个时候上述代码有两种情况
-
- 读取文件执行结果比定时器的时间快，则先将 fsFunc 放入 poll 队列并执行，且必须执行完毕后才会往下执行，也就是说执行 fsFunc 的过程中，当时间已经到了 200 毫秒的时候，f1 函数会被放入 timers 队列当中，但不会执行。
- 定时器的时间比读文件的时间短，则先将 f1 放入 timers 队列，然后 poll 开始往下，一直到 timers，执行掉 f1 后再往下执行到 poll
-
timers队列（poll 队列）清空，回到poll队列，没有任务，等待一会
-
event-loop检查没有其他异步任务了，结束线程，整个程序over退出。
5.check
此阶段负责处理 setImmediate 的回调函数。事件循环会检查 check 队列，执行所有的 setImmediate 回调函数。需要注意的是，setImmediate 的回调函数会在当前事件循环迭代结束时执行，而不是在下一个事件循环迭代开始时。
这里有个问题就是 setTimeout(0)，和 setImmediate谁先执行的问题，我们看下面这段代码。
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout');
}, 0);
setImmediate(() => {
console.log('setImmediate');
});
多次反复运行，打印顺序不固定，这是因为 setTimeout 的间隔数最小填1，虽然下边代码填了0。但实际计算机执行当1ms算。
第一种情况：等到了 timers 里这段时间，可能还没有 1ms 的时间，定时器任务间隔时间的条件不成立所以timers里还没有回调函数。继续向下到了 check 队列里，这时候setImmediate的回调函数早已等候多时，直接执行。而再下次eventloop到达timers队列，定时器也早已成熟，才会执行setTimeout的回调任务。于是顺序就是「setImmediate -> setTimeout」。
第二种情况：但也有可能到了timers阶段时，超过了1ms。于是计算定时器条件成立，setTimeout的回调函数被直接执行。eventloop再向下到达check队列执行setImmediate的回调。最终顺序就是「setTimeout -> setImmediate」了。
6.close callbacks
此阶段负责处理关闭事件的回调函数，例如 socket 的 'close' 事件。事件循环会检查 close callbacks 队列，执行所有的关闭事件回调函数。
事件循环会按照上述顺序依次检查各个阶段的队列。如果某个阶段的队列中有任务，事件循环就会执行这个任务的回调函数。如果队列为空，事件循环就会移动到下一个阶段。在检查完所有的阶段后，如果所有的队列都为空，事件循环就会结束，Node.js 程序就会退出。如果有新的事件被添加到队列中，事件循环就会继续。
上述所列出的均为宏任务，在事件循环的各个阶段之间，Node.js 会检查并执行微任务队列中的所有任务，直到队列清空。微任务包括 process.nextTick、Promises 等。这意味着微任务的优先级高于宏任务，它们会在当前宏任务结束后、下一个宏任务开始前执行。例如：
setImmediate(() => {
console.log('setImmediate');
});
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick 1');
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick 2');
})
})
console.log('global');
Promise.resolve().then(() => {
console.log('promise 1');
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick in promise');
})
})
// 执行结果如下
//global
//nextTick 1
//nextTick 2
//promise 1
//nextTick in promise
//setImmediate
事件循环是如何在单线程的 JavaScript 中实现的
严格意义来说 JavaScript 并没有事件循环这个概念，事件循环是 JavaScript 的运行时（Node.js、浏览器等）提供的一种能力。
那什么是 JavaScript 的运行时呢，以 Node.js 为例，Node.js 是基于 V8 引擎的可拓展性，拓展出来的一个运行时。用 C++ 的一些代码拓展 V8 引擎，比如拓展了 libuv，C++ 起到一个胶水的作用，把 V8 引擎和 libuv 结合了起来。也就是说，Node.js 主要是由 V8 和 libuv 等一些第三方库组成的。
深入什么是事件循环这个问题，事件循环的实现依赖于 libuv 库，这是一个由 Node.js 自身开发的跨平台 C 语言的库，提供了事件循环和异步 I/O 支持。在 Node.js 的 C++ 层面，libuv 会创建一个事件循环，并启动一个无限循环，不断地检查和处理事件队列中的事件。
虽然 JavaScript 是单线程的，但 Node.js 和 libuv 不是。在 Node.js 中，有一些任务（如文件 I/O、DNS 查询等）是由 libuv 的线程池处理的。线程池中的线程可以并行执行，这使得 Node.js 能够在单线程的 JavaScript 中实现并发。
在 JavaScript 层面，当调用一个异步 API（如 fs.readFile 或 http.get）时，Node.js 会在 C++ 层面调用对应的 libuv API。这个 API 会启动一个异步操作，如读取文件或发送网络请求。然后，libuv 会将这个操作交给操作系统或线程池处理，自己则立即返回，继续执行其他的代码。这就是非阻塞的含义：即使操作需要花费很长时间，也不会阻塞程序的执行。
当异步操作完成时，操作系统或线程池会通知 libuv。然后，libuv 会将对应的回调函数添加到事件队列。在下一个事件循环迭代中，事件循环会取出这个回调函数并执行它。这就是如何在单线程的 JavaScript 中实现"并发"的：虽然在任何给定的时间点，只有一个任务在执行，但由于异步操作的执行是非阻塞的，因此可以同时处理大量的异步操作。
