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理解Node.js的事件循环（Event Loop）和线程池

Node的“事件循环”（Event Loop）是它能够处理大并发、高吞吐量的核心。这是最神奇的地方，据此Node.js基本上可以理解成“单线程”，同时还允许在后台处理任意的操作。这篇文章将阐明事件循环是如何工作的，你也可以感受到它的神奇。

事件驱动编程

理解事件循环，首先要理解事件驱动编程（Event Driven Programming）。它出现在1960年。如今，事件驱动编程在UI编程中大量使用。JavaScript的一个主要用途是与DOM交互，所以使用基于事件的API是很自然的。

简单地定义：事件驱动编程通过事件或状态的变化来进行应用程序的流程控制。一般通过事件监听实现，一旦事件被检测到（即状态改变）则调用相应的回调函数。听起来很熟悉？其实这就是Node.js事件循环的基本工作原理。

如果你熟悉客户端JavaScript的开发，想一想那些.on*()方法，如element.onclick()，他们用来与DOM元素相结合，传递用户交互。这个工作模式允许在单个实例上触发多个事件。Node.js通过EventEmitter（事件发生器）触发这种模式，如在服务器端的Socket和 “http”模块中。可以从一个单一实例触发一种或一种以上的状态改变。

另一种常见的模式是表达成功succeed和失败fail。现在一般有两种常见的实现方式。首先是将“Error异常”传入回调，一般作为第一个参数传递给回调函数。第二种已经加入了ES6，使用Promises模式。

“fs”（filesystem）模块大多采用往回调中传入异常的风格。在技术上触发某些调用，例如fs.readFile()附加事件，但该API只是为了提醒用户，用来表达操作成功或失败。选择这样的API是出于架构的考虑，而非技术的限制。

一个常见的误解是，事件发生器（event emitters）在触发事件时也是天生异步的，但这是不正确的。下面是一个简单的代码片段，以证明这一点。

function MyEmitter() {

EventEmitter.call(this);

}

util.inherits(MyEmitter, EventEmitter);

MyEmitter.prototype.doStuff = function doStuff() {

console.log('before')

emitter.emit('fire')

console.log('after')}

};

var me = new MyEmitter();

me.on('fire', function() {

console.log('emit fired');

});

me.doStuff();

// 输出:

// before

// emit fired

// after

注* 如果 emitter.emit 是异步的，则输出应该为

// before
// after
// emit fired

EventEmitter经常表现地很异步，因为它经常用于通知需要异步完成的操作，但EventEmitter API本身是完全同步的。监听函数内部可以按异步执行，但请注意，所有的监听函数将按被添加的顺序同步执行。

机制概述和线程池

Node本身依赖多个库。其中之一是libuv，神奇的处理异步事件队列和执行的库。

Node利用尽可能多的利用操作系统内核实现现有的功能。像生成响应请求(request)，转发连接(connections)并委托给系统处理。例如，传入的连接通过操作系统进行队列管理，直到它们可以由Node处理。

您可能听说过，Node有一个线程池，你可能会疑惑：“如果Node会按次序处理任务，为什么还需要一个线程池？”这是因为在内核中，不是所有任务都是按异步执行的。在这种情况下，Node.JS必须能在操作时将线程锁定一段时间，以便它可以继续执行事件循环而不会被阻塞。

下面是一个简单的示例图，来表示他内部的运行机制：

┌───────────────────────┐

╭──►│ timers │

│ └───────────┬───────────┘

│ ┌───────────┴───────────┐

│ │ pending callbacks │

│ └───────────┬───────────┘ ┌──────────────┐

│ ┌───────────┴───────────┐ │ incoming: │

│ │ poll │◄──┤ connections, │

│ └───────────┬───────────┘ │ data, etc. │

│ ┌───────────┴───────────┐ └──────────────┘

╰───┤ setImmediate │

└───────────────────────┘

关于事件循环的内部运行机制，有一些理解困难的地方：

所有回调都会经由process.nextTick()，在事件循环（例如，定时器）一个阶段的结束并转换到下一阶段之前预设定。这就会避免潜在的递归调用process.nextTick()，而造成的无限循环。
“Pending callbacks（待回调）”，是回调队列中不会被任何其他事件循环周期处理（例如，传递给fs.write）的回调。