简单-Node.js Event Loop 的理解 Timers，process.nextTick()

当Node.js启动时会初始化event loop, 每一个event loop都会包含按如下顺序六个循环阶段，

• timer ( 这个阶段执行setTimeout(callback) and setInterval(callback)预定的callback;)
• I/O callbacks(执行除了 close事件的callbacks、被timers(定时器，setTimeout、setInterval等)设定的callbacks、setImmediate()设定的callbacks之外的callbacks;)
• idle,prepare 仅node内部使用;
• poll() 获取新的I/O事件, 适当的条件下node将阻塞在这里;
  • incomming
  • connections
  • data ,etc
• check执行setImmediate() 设定的callbacks;
• close callbacks 比如socket.on(‘close’, callback)的callback会在这个阶段执行.
  每一个阶段都有一个装有callbackDe FIFO queue(队列)，当event loop运行到一个指定的阶段时，node将执行该阶段的队列，当队列callback执行完或者执行callbacks数量超过该阶段的上限时，event loop会转入下一下阶段.
  注意上面六个阶段都不包括 process.nextTick()
  poll阶段
  poll阶段是衔接整个event loop各个阶段比较重要的阶段，为了便于后续例子的理解，本文和原文的介绍顺序不一样，本文先讲这个阶段；
  在node.js里，任何异步方法（除timer,close,setImmediate之外）完成时，都会将其callback加到poll queue里,并立即执行。

poll 阶段有两个主要的功能：
1 处理poll队列（poll quenue）的事件(callback);
2 执行timers的callback,当到达timers指定的时间时;

如果event loop进入了 poll阶段，且代码未设定timer，将会发生下面情况：

• 如果poll queue不为空，event loop将同步的执行queue里的callback,直至queue为空，或执行的callback到达系统上限;

• 如果poll queue为空，将会发生下面情况：

  • 如果代码已经被setImmediate()设定了callback, event loop将结束poll阶段进入check阶段，并执行check阶段的queue (check阶段的queue是 setImmediate设定的)
  • 如果代码没有设定setImmediate(callback)，event loop将阻塞在该阶段等待callbacks加入poll queue;

如果event loop进入了 poll阶段，且代码设定了timer：

• 如果poll queue进入空状态时（即poll 阶段为空闲状态），event loop将检查timers,如果有1个或多个timers时间时间已经到达，event loop将按循环顺序进入 timers 阶段，并执行timer queue.

以上便是整个event loop时间循环的各个阶段运行机制，有了这层理解，我们来看几个例子
注意，例子中给出的时间在不同机器下和同一机器下不同执行时刻，其值都会有差异
example 1

解释：
当时程序启动时，event loop初始化：

1 timer阶段（无callback到达，setTimeout需要10毫秒）
2 i/o callback阶段，无异步i/o完成
3 忽略
4 poll阶段，阻塞在这里，当运行2ms时，fs.readFile完成，将其callback加入 poll队列，并执行callback， 其中callback要消耗20毫秒,等callback之行完，poll处于空闲状态，由于之前设定了timer，因此检查timers,发现timer设定时间是20ms，当前时间运行超过了该值，因此，立即循环回到timer阶段执行其callback,因此，虽然setTimeout的20毫秒，但实际是22毫秒后执行。

example 2

解释：
当时程序启动时，event loop初始化：

1 timer阶段（无callback到达，setTimeout需要10毫秒）
2 i/o callback阶段，无异步i/o完成
3 忽略
4 poll阶段，阻塞在这里，当运行5ms时，poll依然空闲，但已设定timer,且时间已到达，因此，event loop需要循环到timer阶段,执行setTimeout callback,由于从poll --> timer中间要经历check,close阶段,这些阶段也会消耗一定时间，因此执行setTimeout callback实际是7毫秒 然后又回到poll阶段等待异步i/o完成，在9毫秒时fs.readFile完成，其callback加入poll queue并执行。

setTimeout 和 setImmediate
二者非常相似，但是二者区别取决于他们什么时候被调用.

• setImmediate 设计在poll阶段完成时执行，即check阶段；
• setTimeout 设计在poll阶段为空闲时，且设定时间到达后执行；但其在timer阶段执行

其二者的调用顺序取决于当前event loop的上下文，如果他们在异步i／o callback之外调用，其执行先后顺序是不确定的

setTimeout(function timeout () { console.log('timeout');},0);
setImmediate(function immediate () { console.log('immediate');});

$ node timeout_vs_immediate.js
timeout
immediate

$ node timeout_vs_immediate.js
immediate
timeout

关于这点的原因
在node中，setTimeout(cb, 0) === setTimeout(cb, 1);
而setImmediately属于uv_run_check的部分
确实每次loop进来，都是先检查uv_run_timer的，但是由于cpu工作耗费时间，比如第一次获取的hrtime为0
那么setTimeout(cb, 1)，超时时间就是loop->time = 1(ms，node定时器精确到1ms，但是hrtime是精确到纳秒级别的)
所以第一次loop进来的时候就有两种情况：
1.由于第一次loop前的准备耗时超过1ms，当前的loop->time >=1 ，则uv_run_timer生效，timeout先执行
2.由于第一次loop前的准备耗时小于1ms，当前的loop->time = 0，则本次loop中的第一次uv_run_timer不生效，那么io_poll后先执行uv_run_check，即immediate先执行，然后等close cb执行完后，继续执行uv_run_timer

那么你说的为什么在回调中，一定是先immediate执行呢，其实也很容易理解你可以思考一下你写的场景
由于你的timeout和immediate的事件注册是在readFile的回调执行时，触发的所以必然的，在readFile的回调执行前的每一次event loop进来的uv_run_timer都不会有超时事件触发
那么当readFile执行完毕，kevent收到监听的fd事件完成后，执行了该回调，此时
1.timeout事件注册
2.immediate事件注册
3.由于readFile的回调执行完毕，那么就会从uv_io_poll中出来，此时立即执行uv_run_check，所以immediate事件被执行掉
4.最后的uv_run_timer检查timeout事件，执行timeout事件

所以你会发现，在I/O回调中注册的两者，永远都是immediately先执行

但当二者在异步i/o callback内部调用时，总是先执行setImmediate，再执行setTimeout

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

$ node timeout_vs_immediate.js
immediate
timeout

理解了event loop的各阶段顺序这个例子很好理解：因为fs.readFile callback执行完后，程序设定了timer 和 setImmediate，因此poll阶段不会被阻塞进而进入check阶段先执行setImmediate，后进入timer阶段执行setTimeout

process.nextTick()###

process.nextTick()不在event loop的任何阶段执行，而是在各个阶段切换的中间执行,即从一个阶段切换到下个阶段前执行。
![]6@4Y@3JMH(~95A`1.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1058258-4edc9f71a2b32cda.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
从poll —> check阶段，先执行process.nextTick，
nextTick1
nextTick2
然后进入check,setImmediate，
setImmediate
执行完setImmediate后，出check,进入close callback前，执行process.nextTick
nextTick3
最后进入timer执行setTimeout
setTimeout

process.nextTick()是node早期版本无setImmediate时的产物，node作者推荐我们尽量使用setImmediate。

功能上
这两个都能接受一个传入的function()作为参数，延迟执行。
但是在行为上
process.nextTick()在每轮事件循环中会将数组中的回调函数全部执行，而setImmediate()只会执行链表中的一个回调函数。
但是这就带来了一个问题，使用process.nextTick()推入的回调函数将会顺序执行，在数组中的回调函数执行完之前，都不会进入下次事件循环，如果数组中有一个回调函数执行时间很长，那么其他正在等待执行的回调函数就会处于长时间等待的状态。
因此，当我们需要避免这种I/O回调函数因为process.nextTick()而处于长时间等待的情况时，我们应该使用setImmediate()执行需要延迟执行的任务，因为它在每轮事件循环中只会执行一个回调函数。