本文涵盖

• 面试题的引入
• 笔者对事件循环面试题执行顺序的一些疑问
• 通过面试题对微任务、事件循环、定时器等对深入理解
• 结论总计

# 面试题

面试题如下，大家可以先试着写一下输出结果，然后再看我下面的详细讲解，看看会不会有什么出入，如果把整个顺序弄清楚 node.js 的执行顺序应该就没问题了。

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')

面试题正确的输出结果

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

# 提出问题

在理解 node.js 的异步的时候有一些不懂的地方，使用 node.js 的开发者一定都知道它是单线程的，异步不阻塞且高并发的一门语言，但是node.js 在实现异步的时候，两个异步任务开启了，是就是谁快就谁先完成这么简单，还是说异步任务最后也会有一个先后执行顺序?对于一个单线程的的异步语言它是怎么实现高并发的呢?

好接下来我们就带着这两个问题来真正的理解 node.js 中的异步（微任务与事件循环）。

Node 的异步语法比浏览器更复杂，因为它可以跟内核对话，不得不搞了一个专门的库 libuv 做这件事。这个库负责各种回调函数的执行时间，异步任务最后基于事件循环机制还是要回到主线程，一个个排队执行。

# 详细讲解

# 1.本轮循环与次轮循环

异步任务可以分成两种。

1. 追加在本轮循环的异步任务
2. 追加在次轮循环的异步任务

所谓”循环”，指的是事件循环（event loop）。这是 JavaScript 引擎处理异步任务的方式，后文会详细解释。这里只要理解，本轮循环一定早于次轮循环执行即可。

Node 规定，process.nextTick 和 Promise 的回调函数，追加在本轮循环，即同步任务一旦执行完成，就开始执行它们。而 setTimeout、setInterval、setImmediate 的回调函数，追加在次轮循环。

# 2.process.nextTick()

1）process.nextTick 不要因为有 next 就被好多小伙伴当作次轮循环。

2）Node 执行完所有同步任务，接下来就会执行 process.nextTick 的任务队列。

3）开发过程中如果想让异步任务尽可能快地执行，可以使用 process.nextTick 来完成。

# 3.微任务（microtack）

根据语言规格，Promise 对象的回调函数，会进入异步任务里面的”微任务”（microtask）队列。

微任务队列追加在 process.nextTick 队列的后面，也属于本轮循环。

根据语言规格，Promise 对象的回调函数，会进入异步任务里面的”微任务”（microtask）队列。

微任务队列追加在 process.nextTick 队列的后面，也属于本轮循环。所以，下面的代码总是先输出 3，再输出 4。

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

//输出结果 3，4

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

//输出结果 1，3，2，4

注意，只有前一个队列全部清空以后，才会执行下一个队列。两个队列的概念 nextTickQueue 和微队列 microTaskQueue，也就是说开启异步任务也分为几种，像 promise 对象这种，开启之后直接进入微队列中，微队列内的就是那个任务快就那个先执行完，但是针对于队列与队列之间不同的任务，还是会有先后顺序，这个先后顺序是由队列决定的。

# 4.事件循环的阶段（idle, prepare 忽略了这个阶段）

事件循环最阶段最详细的讲解（官网：https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/#setimmediate-vs-settimeout）

1. timers 阶段

   次阶段包括 setTimeout()和 setInterval()

2. IO callbacks

   大部分的回调事件，普通的 caollback

3. poll 阶段

   网络连接，数据获取，读取文件等操作

4. check 阶段

   setImmediate()在这里调用回调

5. close 阶段 一些关闭回调，例如 socket.on('close', ...)

• 事件循环注意点

1）Node 开始执行脚本时，会先进行事件循环的初始化，但是这时事件循环还没有开始，会先 完成下面的事情。

同步任务 发出异步请求 规划定时器生效的时间 执行 process.nextTick()等等

最后，上面这些事情都干完了，事件循环就正式开始了。

2）事件循环同样运行在单线程环境下，高并发也是依靠事件循环，每产生一个事件，就会加入到该阶段对应的队列中，此时事件循环将该队列中的事件取出，准备执行之后的 callback。

3）假设事件循环现在进入了某个阶段，即使这期间有其他队列中的事件就绪，也会先将当前队列的全部回调方法执行完毕后，再进入到下一个阶段。

# 5.事件循环中的 setTimeOut 与 setImmediate

由于 setTimeout 在 timers 阶段执行，而 setImmediate 在 check 阶段执行。所以，setTimeout 会早于 setImmediate 完成。

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

上面代码应该先输出 1，再输出 2，但是实际执行的时候，结果却是不确定，有时还会先输出 2，再输出 1。

这是因为 setTimeout 的第二个参数默认为 0。但是实际上，Node 做不到 0 毫秒，最少也需要 1 毫秒，根据官方文档，第二个参数的取值范围在 1 毫秒到 2147483647 毫秒之间。也就是说，setTimeout(f, 0)等同于 setTimeout(f, 1)。

实际执行的时候，进入事件循环以后，有可能到了 1 毫秒，也可能还没到 1 毫秒，取决于系统当时的状况。如果没到 1 毫秒，那么 timers 阶段就会跳过，进入 check 阶段，先执行 setImmediate 的回调函数。

但是，下面的代码一定是先输出 2，再输出 1。

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

上面代码会先进入 I/O callbacks 阶段，然后是 check 阶段，最后才是 timers 阶段。因此，setImmediate 才会早于 setTimeout 执行。

# 6.同步任务中 async 以及 promise 的一些误解

• 问题 1:

在那道面试题中，在同步任务的过程中，不知道大家有没有疑问，为什么不是执行完 async2 输出后执行 async1 end 输出，而是接着执行 promise1？

解答:引用阮一峰老师书中一句话：“ async 函数返回一个 Promise 对象，当函数执行的时候，一旦遇到 await 就会先返回，等到触发的异步操作完成，再接着执行函数体内后面的语句。” 简单的说，先去执行后面的同步任务代码，执行完成后，也就是表达式中的 Promise 解析完成后继续执行 async 函数并返回解决结果。（其实还是本轮循环 promise 的问题，最后的 resolve 属于异步，位于本轮循环的末尾。）

• 问题 2:

console.log('promise2')为什么也是在 resolve 之前执行？

解答：注：此内容来源与阮一峰老师的 ES6 书籍，调用 resolve 或者 reject 并不会终结 promise 的参数函数的执行。因为立即 resolved 的 Promise 是本轮循环的末尾执行，同时总是晚于本轮循环的同步任务。正规的写法调用 resolve 或者 reject 以后，Promise 的使命就完成了，后继操作应该放在 then 方法后面。所以最好在它的前面加上 return 语句，这样就不会出现意外

new Promise((resolve,reject) => {
    return resolve(1);
    //后面的语句不会执行
    console.log(2);
}

• 问题 3:

promise3 和 script end 的执行顺序是否有疑问？

解答：因为立即 resolved 的 Promise 是本轮循环的末尾执行，同时总是晚于本轮循环的同步任务。 Promise 是一个立即执行函数，但是他的成功（或失败：reject）的回调函数 resolve 却是一个异步执行的回调。当执行到 resolve() 时，这个任务会被放入到回调队列中，等待调用栈有空闲时事件循环再来取走它。本轮循环中最后执行的。

# 整体结论

顺序的整体总结就是: 同步任务-> 本轮循环->次轮循环

# 附件:参考资料

node.js 官网：

• 事件循环：https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/#setimmediate-vs-settimeout
• Timers：https://nodejs.org/dist/latest-v10.x/docs/api/timers.html

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