Nodejs 异步之 Timer & Tick; 篇
Nodejs 异步之 Timer & Tick; 篇
<div><strong>Timer：</strong></div> <br/><div><strong></strong> <br/>在前端开发中，我们 经常会使用setTimeout 函数组，这组函数其实不属于语言标准，他们只是extentsion ，在浏览器中，他们属于 BOM（浏览器对象扩展），即它的确切定义为：window.setTimeout ,和window.alert , window.open 等函数处于同一层次。<!–more–></div> <br/><div><a href=“http://code.google.com/p/doctype/wiki/WindowSetTimeoutMethod”>http://code.google.com/p/doctype/wiki/WindowSetTimeoutMethod</a></div> <br/><div> <br/> <br/>你可以在浏览器的控制台监测window 对象 ，或查看chromium 的实现 : <br/><a href=“http://codesearch.google.com/#OAMlx_jo-ck/src/third_party/WebKit/Source/WebCore/page/DOMWindow.h”>http://codesearch.google.com/#OAMlx_jo-ck/src/third_party/WebKit/Source/WebCore/page/DOMWindow.h</a> <br/> <br/>在nodejs ，当然也要实现自己的Timer ，在nodejs 的src 目录下，timer.h/cc 是对 libev 中的 ev_timer 进行了一层浅包装，在src/node.js 文件中，把这组函数放置于全局范围中（相当于浏览器中window） <br/><pre>startup.globalTimeouts = function() { <br/> global.setTimeout = function() { <br/> var t = NativeModule.require(‘timers’); <br/> return t.setTimeout.apply(this, arguments); <br/> }; <br/> global.setInterval = function() { <br/> var t = NativeModule.require(‘timers’); <br/> return t.setInterval.apply(this, arguments); <br/> }; <br/>…</pre> <br/>通过我们对libev的分析，我们已经知道，在libev中队timer的 添加/删除/更新 操作都是 O(lg(n)) , <br/>（libev 分析 <a href=“http://cnodejs.org/blog/?p=2489”>http://cnodejs.org/blog/?p=2489</a>） <br/> <br/>但其实在我们的日常开发中，以网络套接字为例，我们往往会对其设置timeout，即如果一段时间（120s 或 60s）此套接字没有活动事件发生，我们就关闭它（这种技巧非常重要，否则由于一些内部或外部的原因，很容易出现描述符占用过多的现象），注意到，我们的超时时间是一个统一的值，这时候，我们可以采用如下算法：(lib/linklist.js 真实实现) <br/> <br/><a href=“http://static.data.taobaocdn.com/up/nodeclub/2011/09/link.png”><img class=“alignnone size-full wp-image-2674” src=“http://static.data.taobaocdn.com/up/nodeclub/2011/09/link.png” alt="" width=“346” height=“365” /></a> <br/> <br/>当我们在不同的时刻多次 调用 setTimeout(fn ,1000) 时，我们把所有的这些事件仅由一个timer 来管理， 这些事件被放到一个双向链表中，其顺序自然而然的就是按时间来排序的，当某一时刻，timer 触发时，会依次的从prev链表头中取出节点，进行检查， 如果超时则触发… <br/>（参见lib/timer_legacy.js 由于libev无法在windows上 很好的工作，所以nodejs项目组又对libev，libeio 作了一层封装 ，称为libuv, 使用了传统的方法文件以_legacy 结尾，使用了libuv 的以_uv 结尾，如net_legacy.js ,net_uv.js ,timers_legacy.js ,timers_uv.js 等,） <br/> <br/>当我们需要更改某异步事件时，比如，我们添加超时控制的socket上发生了read/ write 事件，这时候，我们需要重新reset 计时，我们仅需要把这个事件从链表中转移到链表尾部即可 <br/>(参见 lib/net_legacy.js) <br/> <br/>删除时的情况与此类似，所以在此场景下，仅耗费一个ev_timer ，而我们的所有异步事件的添加/删除/更新 都是 O(1) 复杂度. <br/> <br/>注意，在lib/timer*.js 中，当超时值<= 0 时是不做优化的, <br/><pre>exports.exports.setTimeout = function(callback, after) { <br/> if (after <= 0) { <br/> // Use the slow case for after == 0 <br/> timer = new Timer(); <br/> timer.ontimeout = callback; <br/> else{ <br/> … <br/> }</pre> <br/>同时setInterval 函数也是没做优化的. <br/> <br/><strong>nextTick :</strong> <br/> <br/>nextTick是个很有意思的东西，它其实是一个prepare watcher 来实现的，在libev中的event loop 的每次迭代，在nodejs 中就叫做 “Tick” ，而在libev 中，支持prepare watcher ，它在每次迭代开始时触发 ，在src/node.cc 中 我们看到类似代码（v4.9为例）： <br/><pre>ev_prepare_init(&node::prepare_tick_watcher, node::PrepareTick); <br/>ev_prepare_start(EV_DEFAULT_UC_ &node::prepare_tick_watcher); <br/>ev_unref(EV_DEFAULT_UC);</pre> <br/>在函数 PrepareTick 中 会调用一个回调函数，此函数 _tickCallback 在 src/node.js 中： <br/><pre>startup.processNextTick =function() { <br/> var nextTickQueue = []; <br/> process._tickCallback = function() { <br/> … <br/> } <br/> process.nextTick = function(callback) { <br/> nextTickQueue.push(callback); <br/> process._needTickCallback(); <br/> }; <br/>};</pre> <br/>当我们调用API process.nextTick 时，其实就是向nextTickQueue 这个闭包队列中添加一个函数，当下次事件循环开始时，会自动触发prepare_tick_watcher ,调用我们设定的函数。 <br/>注意，上面有个问题，那就是如果没有机会进行下次事件循环，比如，此时没有实质性的watcher可供监测了，这时事件循环就会退出 ，为了避免着这种情况, nextTick 函数中会调用一次 process._needTickCallback() ,这个函数会使tick_spinner （一个idle watcher）处于活跃状态 , 来防止事件循环的退出。 <br/> <br/>由nextTick 原理我们可知，当我们添加一个待处理事件时，其复杂度为O(1) ,但如果你用setTimeout(fn ,0) 的话，如我们在libev分析中所讲，其一进一出均为 O(lg(n)) , 所以nodejs官方文档讲 ： <br/><blockquote>On the next loop around the event loop call this callback. This is not a simple alias to setTimeout(fn, 0), it’s much more efficient.</blockquote> <br/>nextTick 确实高效的多，诚不我欺也! <br/> <br/><strong>小节： <br/></strong>通过以上分析 ，我们至少得出2条粗浅的结论： <br/>#1 如果可能的话，调用setTimeout时，尽量使用相同的超时值 <br/>#2 尽量用process.nextTick 来代替 setTimeout(fn ,0) <br/> <br/></div>
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在前端开发中，我们经常会使用 setTimeout 函数组，这组函数其实不属于语言标准，它们只是扩展。在浏览器中，它们属于 BOM（浏览器对象模型）的一部分，即它们的确切定义为 window.setTimeout，和 window.alert, window.open 等函数处于同一层次。
Timer
在 Node.js 中，也有类似的定时器功能，它们是在 libev 库的基础上进行封装的。在 Node.js 的 src 目录下，timer.h 和 timer.cc 文件是对 libev 中的 ev_timer 进行了一层浅包装。在 src/node.js 文件中，这些定时器函数被放置于全局范围内（相当于浏览器中的 window）。
startup.globalTimeouts = function() {
global.setTimeout = function() {
var t = NativeModule.require('timers');
return t.setTimeout.apply(this, arguments);
};
global.setInterval = function() {
var t = NativeModule.require('timers');
return t.setInterval.apply(this, arguments);
};
}
在实际应用中，例如在网络套接字中设置超时控制时，我们通常会为每个套接字设置一个统一的超时时间（例如 120 秒或 60 秒）。如果在这段时间内没有活动事件发生，我们将关闭该套接字。在这种情况下，我们可以通过将所有这些事件放入一个双向链表来管理，从而使得超时检查变得高效。
// 示例代码：使用 setTimeout 设置超时控制
const net = require('net');
const server = net.createServer(socket => {
socket.setTimeout(120000); // 设置超时时间为 120 秒
socket.on('timeout', () => {
console.log('Socket has timed out');
socket.destroy(); // 关闭超时的套接字
});
socket.on('data', data => {
console.log(`Received data: ${data}`);
socket.setTimeout(0); // 重置超时计时
});
});
server.listen(3000, () => {
console.log('Server is listening on port 3000');
});
nextTick
nextTick 是一个非常有趣的功能，它实际上是由一个 prepare watcher 实现的。在 Node.js 的事件循环中，每次迭代被称为“Tick”，而在 libev 中，支持 prepare watcher，它在每次迭代开始时触发。在 src/node.cc 文件中，我们可以看到类似以下的代码：
ev_prepare_init(&node::prepare_tick_watcher, node::PrepareTick);
ev_prepare_start(EV_DEFAULT_UC_ &node::prepare_tick_watcher);
ev_unref(EV_DEFAULT_UC);
在 PrepareTick 函数中，会调用一个回调函数 _tickCallback，该函数在 src/node.js 文件中定义：
startup.processNextTick = function() {
var nextTickQueue = [];
process._tickCallback = function() {
while (nextTickQueue.length) {
const callback = nextTickQueue.shift();
callback();
}
};
process.nextTick = function(callback) {
nextTickQueue.push(callback);
process._needTickCallback();
};
};
当我们调用 process.nextTick 时，实际上是将一个函数添加到 nextTickQueue 队列中，并在下次事件循环开始时自动触发。这样可以确保即使没有其他活动的 watcher，事件循环也不会退出。
小结
通过以上分析，我们可以得出以下两个结论：
- 如果可能的话，尽量使用相同的超时值来调用
setTimeout。 - 尽量使用
process.nextTick来代替setTimeout(fn, 0)，因为它更高效。
希望这些内容能够帮助你更好地理解 Node.js 中的定时器和 nextTick 机制。
问一个问题，我在一个框架中看到类似这样的一份实现:
function classA(fct){this.fct = fct;};
classA.prototype.run()=function(){
var self = this;
setTimeout(function(){this.fct.call(self,self)},1);
return this;}
var instance = new ClassA(function(){console.log(1)});
instance.run();
其实这个run方法的调用是很频繁的,框架中的很多语句都会去创建classA对象执行run方法. 我想知道这里的setTimeout调用的目的是为了？
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Timer
在Node.js中，setTimeout 和 setInterval 是用来处理定时任务的核心函数。它们并不是JavaScript语言标准的一部分，而是Node.js提供的一种扩展功能。与浏览器环境不同，Node.js中的这些函数是由libuv库实现的。
// 示例代码
console.log("Start");
setTimeout(() => {
console.log("Timer 1");
}, 1000);
setTimeout(() => {
console.log("Timer 2");
}, 2000);
console.log("End");
上述代码展示了如何使用 setTimeout。虽然这两个定时器的时间不同，但是Node.js会将它们统一管理，并在合适的时间执行。
另外，对于网络套接字的超时控制，可以通过设置统一的超时时间来优化性能。例如：
const net = require('net');
const server = net.createServer((socket) => {
socket.setTimeout(120 * 1000); // 设置超时时间为120秒
socket.on('timeout', () => {
console.log('Socket has timed out');
socket.end(); // 超时后关闭套接字
});
socket.on('data', (data) => {
console.log(`Received data: ${data.toString()}`);
socket.setTimeout(0); // 重置超时时间
});
});
server.listen(3000, () => {
console.log('Server listening on port 3000');
});
nextTick
process.nextTick 是一个高效的方式来处理微任务。它在当前事件循环结束时立即执行，而不是等待下一个事件循环。这使得它比 setTimeout(fn, 0) 更加高效。
console.log("Start");
process.nextTick(() => {
console.log("nextTick 1");
});
process.nextTick(() => {
console.log("nextTick 2");
});
console.log("End");
上述代码展示了如何使用 process.nextTick。尽管它看起来与 setTimeout 类似，但它会在当前事件循环结束后立即执行，因此它的执行优先级高于其他I/O操作和定时器。
小结
- 使用相同的超时值：如果可能，尽量使用相同的超时值来优化定时任务的管理。
- 使用
process.nextTick：相比于setTimeout(fn, 0)，process.nextTick更高效，应该优先使用。
