Event loop

The Event Loop in Node.js is a mechanism that allows Node.js to handle asynchronous operations without blocking the main thread of execution. It coordinates the execution of code, collection and processing of events, and execution of I/O tasks. The primary advantage of the Event Loop is its ability to efficiently manage many I/O operations, which typically take a lot of time.

Main Stages of the Event Loop

1. Timers:

   • Executes callbacks scheduled by setTimeout() and setInterval().

2. Pending Callbacks:

   • Executes callbacks deferred to the next loop iteration, such as certain types of errors from network operations.

3. Idle, Prepare:

   • Internal phases used by Node.js for internal operations before polling for I/O events.

4. Poll:

   • The most important phase where new I/O events are processed, and the majority of I/O-related callbacks are executed.
   • If no timers are scheduled, the Event Loop may block here waiting for new I/O events.

5. Check:

   • Executes callbacks scheduled by setImmediate().

6. Close Callbacks:

   • Executes "close" events like socket.on('close', ...).

Queues and Execution Order

• Microtasks:

  • The microtasks queue is processed after each phase of the Event Loop. Examples include process.nextTick() and Promise callbacks.
  • Microtasks have a higher priority and will be executed before moving to the next phase of the Event Loop.

• Processing Phases:

  • Node.js cycles through all the stages described above, starting with Timers. If there are tasks in the microtasks queue, they will be executed before starting the next Event Loop stage.

Execution Example

setTimeout(() => console.log("timeout"), 0);
setImmediate(() => console.log("immediate"));
Promise.resolve().then(() => console.log("promise"));
process.nextTick(() => console.log("nextTick"));

// Output:
// nextTick
// promise
// timeout
// immediate

Explanation

• process.nextTick and Promise callbacks are microtasks, so they execute first.
• setTimeout with a zero delay runs in the Timers phase.
• setImmediate runs in the Check phase.

Russian

Event Loop (событийный цикл) в Node.js — это механизм, который позволяет Node.js выполнять асинхронные операции, не блокируя основной поток исполнения. Он отвечает за координацию выполнения кода, сбора и обработки событий, и выполнения подзадач, таких как I/O операции. Основное преимущество Event Loop — это возможность эффективной работы с большим количеством I/O операций, которые обычно занимают много времени.

Основные стадии Event Loop:

1. Timers (Таймеры):

   • На этом этапе выполняются колбэки, запланированные функциями setTimeout() и setInterval().

2. Pending Callbacks (Ожидающие колбэки):

   • Здесь обрабатываются колбэки от некоторых операций системы, такие как ошибки при сетевых операциях (например, TCP ошибки).

3. Idle, Prepare (Простой, Подготовка):

   • Внутренние этапы, используемые самим Node.js для подготовки к следующим этапам.

4. Poll (Опрос):

   • Важнейший этап, который обрабатывает новые события I/O, и где большинство операций блока I/O выполняются.
   • Если в этом этапе нет таймеров, Event Loop может блокироваться здесь для ожидания новых событий.

5. Check (Проверка):

   • На этом этапе выполняются колбэки, зарегистрированные с помощью setImmediate().

6. Close Callbacks (Закрытие колбэков):

   • Здесь выполняются закрывающие колбэки, например, socket.on('close', ...).

Очереди и порядок выполнения:

• Микротаски (Microtasks):

  • Очередь микротасков выполняется после выполнения каждого этапа Event Loop. Примеры: process.nextTick() и Promise колбэки.
  • Микротаски имеют приоритет над остальными задачами и выполняются до перехода к следующему этапу Event Loop.

• Фазы обработки:

  • Node.js проходит через все вышеописанные стадии в циклическом порядке, начиная с Timers. Если есть задачи в микротасках, они будут выполнены перед началом следующей стадии Event Loop.

Пример выполнения:

setTimeout(() => console.log("timeout"), 0);
setImmediate(() => console.log("immediate"));
Promise.resolve().then(() => console.log("promise"));
process.nextTick(() => console.log("nextTick"));

// Результат:
// nextTick
// promise
// timeout
// immediate