【譯】Node事件循環(huán)

第一次翻譯文檔，渣翻請見諒。
原文鏈接 https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/
參考鏈接 http://www.cnblogs.com/MuYunyun/p/7287413.html
http://www.cnblogs.com/MuYunyun/p/7287413.html

什么是事件循環(huán)治唤？

事件循環(huán)是使Node.js得以執(zhí)行非阻塞I/O操作的——即使JavaScript是單線程的泽裳，通過在任何可能的時候?qū)⒉僮鱫ffload到系統(tǒng)內(nèi)核笋额。

最現(xiàn)代的內(nèi)核是多線程的冯袍，它們能處理多個操作在后臺執(zhí)行犬钢。當這些操作的其中之一完成苍鲜，內(nèi)核告訴Node.js，使得合適的callback可以被加入到poll隊列中玷犹，最終被執(zhí)行混滔。

事件循環(huán)解釋

當Node.js啟動，它初始化事件循環(huán)歹颓，處理提供的輸入腳本（或丟入REPL）坯屿，這可能導致異步API調(diào)用，調(diào)度定時器巍扛，或者調(diào)用process.nextTick()愿伴，然后開始處理事件循環(huán)。

   ┌───────────────────────────┐
┌─>│           timers          │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │     pending callbacks     │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │       idle, prepare       │
│  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   │
│  │           poll            │<─────┤ connections,┤      
│  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘
│  │           check           │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
└──┤      close callbacks      │
   └───────────────────────────┘

每個階段有一個callback的FIFO隊列等待執(zhí)行电湘。一般來說，當事件循環(huán)進入到一個給定的階段鹅经，它會執(zhí)行這個階段的所有具體的操作寂呛，然后執(zhí)行這個階段的隊列中的callback，直到隊列好近或callback 的最大數(shù)量被執(zhí)行瘾晃。之后事件循環(huán)會移動到下一個階段贷痪。

階段概覽

timers: 計時器，這個階段執(zhí)行通過setTimeout()和setInterval()注冊的回調(diào)函數(shù)蹦误。
pending callbacks: 執(zhí)行被推遲到下個循環(huán)迭代的I/O回調(diào)函數(shù)劫拢，大部分回調(diào)將在這里被處理
idle, prepare: 只在內(nèi)部使用
poll: 輪詢，對接著要處理的I/O事件進行新的輪詢强胰，執(zhí)行與I/O相關的回調(diào)函數(shù)（幾乎所有舱沧，除了close callbacks，這個通過即時起注冊偶洋，以及setImmediate()）
check: setImmediate()回調(diào)函數(shù)在這里被調(diào)用
close callbacks: 一些關閉回調(diào)函數(shù)熟吏，如socket.on('close', ...), 處理所有‘結(jié)束’事件的回調(diào)。
在每輪事件循環(huán)期間玄窝，Node.js檢查是否在等待任何異步I/O或計時器牵寺，如果沒有，就完整關閉恩脂。

階段細節(jié)

timers

一個定時器指定閾值帽氓，一個提供的回調(diào)函數(shù)可能在這個threshold閾值之后，而不是我們想要它被執(zhí)行的exact實際的時間被執(zhí)行俩块。定時器的回調(diào)函數(shù)會在它們被指派在指定長度的時間之后盡早執(zhí)行黎休；然而浓领，操作系統(tǒng)調(diào)度或其他回調(diào)函數(shù)的運行可能會推遲它們。
注意：理論上奋渔，exact輪詢階段控制定時器何時被執(zhí)行镊逝。
例如，你設置一個timeout在100ms的閾值吼執(zhí)行嫉鲸，然后你的攪拌開始異步讀取一個文件撑蒜，讀取文件花費95ms：

const fs = require('fs');

function someAsyncOperation(callback) {
  // Assume this takes 95ms to complete
  fs.readFile('/path/to/file', callback);
}

const timeoutScheduled = Date.now();

setTimeout(() => {
  const delay = Date.now() - timeoutScheduled;

  console.log(`${delay}ms have passed since I was scheduled`);
}, 100);


// do someAsyncOperation which takes 95 ms to complete
someAsyncOperation(() => {
  const startCallback = Date.now();

  // do something that will take 10ms...
  while (Date.now() - startCallback < 10) {
    // do nothing
  }
});

當事件循環(huán)進入poll輪詢階段，它有一個空的隊列（fs.readFile()尚未完成）玄渗，因此它會等待剩余的毫秒數(shù)直到達到最快定時器的閾值座菠。當?shù)却?5ms，fs.readFile()完成讀取文件藤树，它的花費10ms來完成的回調(diào)函數(shù)被加入到poll隊列并被執(zhí)行浴滴。當回調(diào)函數(shù)完成，隊列中沒有其他的回調(diào)函數(shù)了岁钓，于是事件循環(huán)會看最快定時器的閾值已經(jīng)被達到升略，然后wrap back回到timers定時器階段來執(zhí)行定時器的回調(diào)函數(shù)。在這個例子中屡限，你會看到定時器被設置和它的回調(diào)函數(shù)被執(zhí)行的總延遲為105ms品嚣。

注意：為了避免poll輪詢階段耗盡事件循環(huán)，libuv（實現(xiàn)Node.js事件循環(huán)和平臺的所有異步行為的C庫）也有一個hard最大值（系統(tǒng)依賴）來阻止對更多事件輪詢钧大。

pending callbacks

這個階段為一些系統(tǒng)操作翰撑，如TCP錯誤類型，執(zhí)行回調(diào)函數(shù)啊央。例如眶诈，如果一個TCP套接字在嘗試連接時接收到了ECONNREFUSED，一些系統(tǒng)想等待來報告這個錯誤瓜饥。這回被放入pending callbacks的隊列中來執(zhí)行逝撬。

poll

poll輪詢階段有兩個主要的功能：

計算它該阻塞多久和輪詢I/O，然后
處理poll隊列中的事件乓土。
當事件循環(huán)進入poll階段球拦，且沒有定時器被設置，兩件事之一會發(fā)生：

如果poll階段的隊列不為空帐我，則事件循環(huán)會遍歷回調(diào)函數(shù)的隊列坎炼，同步執(zhí)行它們，直到隊列為空或達到系統(tǒng)依賴的hard limit拦键。
如果poll階段的隊列為空谣光，則以下兩件事之一會發(fā)生：
- 如果腳本已經(jīng)被setImmediate()設置，事件循環(huán)會終止poll階段并繼續(xù)到check階段來執(zhí)行那些被設置的腳本芬为。
- 如果腳本尚未被setImmediate()設置萄金，事件循環(huán)會等待回調(diào)函數(shù)被加入到隊列中蟀悦，然后立刻執(zhí)行它們

一旦poll隊列為空，事件循環(huán)會檢查timers定時器氧敢，它們的時間閾值被達到日戈。如果一個或多個定時器就緒，事件循環(huán)會回到timers階段來執(zhí)行那些定時器的回調(diào)函數(shù)孙乖。

check

這個階段允許我們在poll階段完成后立即執(zhí)行回調(diào)函數(shù)浙炼。如果poll階段變?yōu)殚e置，且腳本被setImmediate()設置唯袄，事件循環(huán)會來到check階段而不是等待弯屈。

setImmediate()實際是一個特殊的定時器，運行在事件循環(huán)的分開的階段恋拷。它使用一個libuvAPI资厉，這個API設置回調(diào)函數(shù)在poll階段完成后來執(zhí)行。

一般來說蔬顾，在代碼被執(zhí)行時宴偿，事件循環(huán)最終會進入poll階段，在這里它會等待一個到來的連接诀豁，請求窄刘，等等。然而且叁，如果一個回調(diào)函數(shù)已經(jīng)被setImmediate()設置且poll階段變?yōu)殚e置，它會終止并進入到check階段而不是等待poll輪詢事件秩伞。

close callbacks

如果一個socket或handle被突然關閉（e.g. socket.destroy()）逞带，這個'close'事件會在這個階段被射出。否則它會通過process.nextTick()被射出纱新。

setImmediate() VS setTimeout()
兩者類似展氓，但是根據(jù)被調(diào)用的時間會發(fā)生不同的行為。

setImmediate()被設計為一旦現(xiàn)在的poll階段完成就執(zhí)行脸爱。
setTimeout()設置一個腳本在一個最小毫米單位閾值過去之后執(zhí)行遇汞。

定時器被執(zhí)行的順序會根據(jù)它們被調(diào)用時處在的上下文而變化。如果都在主模塊中被調(diào)用簿废，則timing會被進程的性能限制（進程的性能可能會被機器上運行的其他應用程序影響）空入。

例如，如果我們運行以下的不處于一個I/O cycle（也就是主模塊）內(nèi)部的腳本族檬，這兩個定時器被執(zhí)行的順序是不一定的歪赢，因為受到了進程性能的限制：

// timeout_vs_immediate.js
setTimeout(() => {
  console.log('timeout');
}, 0);

setImmediate(() => {
  console.log('immediate');
});

$ node timeout_vs_immediate.js
timeout
immediate

$ node timeout_vs_immediate.js
immediate
timeout

然而，如果你把兩個調(diào)用移動到一個I/O cycle里面单料，immediate 回調(diào)函數(shù)總是先執(zhí)行：

// timeout_vs_immediate.js
const fs = require('fs');

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

$ node timeout_vs_immediate.js
immediate
timeout

$ node timeout_vs_immediate.js
immediate
timeout

使用setImmediate()而不是setTimeout()的主要優(yōu)點是埋凯，當處在I/O cycle之內(nèi)時点楼，前者總是在任何其他定時器之前執(zhí)行，不管當前有多少個定時器白对。