熟悉的起手式：「我方便問你一個 Node.js 核心的問題嗎？」

這是一個在了解後，無論面試還是工作，CP 值都很高的題目，建議讀者要真的融會貫通。

大綱

1. 請簡述 Node.js 的 Event Loop
   • 1.1 面試官為什麼會問？
   • 1.2 面試官想從答案確認什麼？
   • 1.3 筆者提供的簡答
2. 回答問題所需具備的知識
   • 2.1 Event Loop 執行的邏輯
   • 2.2 用 Node.js 範例程式確認自己是否理解 Event Loop
   • 2.3 解析 Node.js 範例程式執行順序
3. 衍伸問題
   • 3.1 可以簡述 Node.js 跟 JavaScript 的差異嗎？
   • 3.2 readFile 和 createReadStream 函式的差異？
   • 3.3 REPL 是什麼？

1. 請簡述 Node.js 的 Event Loop

1.1 面試官為什麼會問？

只要你的履歷上有 Node.js，10 間公司至少有 3 間會問這個常見面試題；而且問題的起手式出奇的一致：「我方便問你一個 Node.js 核心的問題嗎？」

1.2 面試官想從答案確認什麼？

• 你了解 Event Loop 對 Node.js 的重要性
• 你能大概說明 Event Loop 每個階段的任務
• 如果出白板題要你解釋程式執行的順序，你可以正確回答

1.3 筆者提供的簡答

Node.js 之所以高效，是因為採取單執行緒與 Event Loop 的概念；將所有需要等待結果、請求外部資源的函式，全部丟到 Event Loop 中等待；而 Event Loop 的邏輯是 Node.js 底層用 C 語言撰寫的 libuv 庫來運行的。

2. 回答問題所需具備的知識

2.1 Event Loop 執行的邏輯

• 了解 MacroTask 的 6 個階段
  • Timer
    等計時器（setTimeout、setInterval）的時間一到，會把他們的 callback 放在這裡等待執行。
  • Pending callbacks
    作業系統層級使用（ex：TCP errors、sockets 連線被拒絕）。
  • Idle, Prepare
    內部使用。
  • Polling：
    • 如果 Queue 不為空，依次取出 callback 函數執行，直到 Queue 為空或是抵達系統最大限制。
    • 如果 Queue 為空但有設置「setImmediate」就進入 Check 階段。
    • 如果 Queue 為空但沒有設置「setImmediate」就會在 Polling 階段等待，直到 Queue 有東西或是 Timer 時間抵達。
  • Check
    處理 setImmediate 的 callback。
  • Close callbacks
    處理關閉連線、檔案的 callback。

Macrotask Queue 在 Evevnt Loop 優先層級較低，接下來介紹優先層級更高的兩個 Queue。

• NextTick Queue 優先層級最高
  「process.nextTick()」的 callback 可以隨意插隊；只要這個 Queue 有東西就會優先執行。

• MicroTask Queue 優先層級次高
  「Promise」的狀態從 pending 轉變為 resolve 或 reject 時，執行的 callback 會進入這個 Queue。

  注意：Promise 在創建時是同步的，不會進入 Event Loop。

2.2 用 Node.js 範例程式確認自己是否理解 Event Loop

大家可以先用紙筆模擬看看下面程式的執行順序：

console.log("start");

process.nextTick(function () {
  console.log("nextTick1");
});

setTimeout(function () {
  console.log("setTimeout");
}, 0);

new Promise(function (resolve, reject) {
  console.log("promise");
  resolve("resolve");
}).then(function (result) {
  console.log(result);
});

(async function () {
  console.log("async");
})();

setImmediate(function () {
  console.log("setImmediate");
});

process.nextTick(function () {
  console.log("nextTick2");
});

console.log("end");

如果答案跟下面結果一樣，那代表你很了解 Node.js 的 Event Loop 邏輯：

start
promise
async
end
nextTick1
nextTick2
resolve
setTimeout
setImmediate

2.3 解析 Node.js 範例程式執行順序

• SETP 1： 順序執行，先把同步函式解決。

  1. 因為 Promise 在創建時是同步的，所以會先執行。

  2. 在 function 前面加上 async 宣告為異步函式，執行時會被轉換為 Promise。

     console.log("start");
     
     new Promise(function (resolve, reject) {
       console.log("promise");
       resolve("resolve");
     }).then(function (result) {
       console.log(result);
     });
     
     (async function () {
       console.log("async");
     })();
     
     console.log("end");
     

• STEP 2： 進入 Event Loop。

  1. 如果執行過程中遇到 NextTick Queue 就優先執行。

     process.nextTick(function () {
       console.log("nextTick1");
     });
     
     process.nextTick(function () {
       console.log("nextTick2");
     });
     

  2. 在處理完最高優先層級後，如果執行過程中遇到 MicroTask Queue 就執行。

     new Promise(function (resolve, reject) {
       console.log("promise");
       resolve("resolve");
     }).then(function (result) {
       console.log(result);
     });
     

  3. 在前兩個高優先層級的 Queue 清空後，返回 Event Loop 繼續執行，setTimeout 設定的時間已到先執行。

     setTimeout(function () {
       console.log("setTimeout");
     }, 0);
     

  4. 接著再在「Check」 階段執行 setImmediate

     setImmediate(function () {
       console.log("setImmediate");
     });
     

以上步驟執行完成後就是範例程式的解答啦～希望對大家理解 Event Loop 有幫助。

3. 衍伸問題

3.1 可以簡述 Node.js 跟 JavaScript 的差異嗎？

考點：確認求職者是否理解自己天天使用的工具

JavaScript 是程式語言，可以在合適的瀏覽器中運行；而 Node.js 是一個能執行JavaScript 的環境，它以 Chrome V8 引擎為核心，再加上 C/C++套件，讓 Sever 端也可以執行 JavaScript。

3.2 readFile 和 createReadStream 函式的差異？

考點：判斷求職者過去專案中使否使用過這類函式，並理解差異

readFile 函式會將讀取到的完整內容存在記憶體後傳給使用者，而 createReadStream 函式則是逐塊讀取檔案，不是全部存在記憶體中；因此要讀取較大的檔案時，建議使用 createReadStream ，利用其逐塊讀取的特性能減少使用者等待時間。

3.3 REPL 是什麼？

考點：對專有名詞是否熟悉，能否解釋

REPL（Read Eval Print Loop）是一個用來執行程式語言的虛擬環境。

就像是我們在瀏覽器的 Console 可以執行 JavaScript 程式碼；在安裝完 Node.js 後，新增一個 JavaScript 檔，在終端機輸入node xxx.js便可以執行它。

感謝大家的閱讀，如果喜歡我的文章可以訂閱接收通知；如果有幫助到你，按Like可以讓我更有寫文的動力，我們明天見～

參考資源：

1. Node.js 的 Event Loop (事件輪詢)到底在做什麼？(筆者部落格)
2. 15 個常見的 Node.js 面試問題及答案
3. 你有沒有想過，到底 Server 是如何「同時處理多個 requests」的？ - Node.js 篇

在許多人的幫助下，本系列文章已成功出版，除了添加新的篇章，更完善了每個案例的應對進退；如果對現在的職涯感到迷茫，也許這本書能帶給你不一樣的觀點～

天瓏書局： https://www.tenlong.com.tw/products/9786263334571

大綱
一、請用一段話簡述 Node.js 的 Event Loop
二、Node.js 在 Event Loop 邏輯下的執行順序
三、Event Loop 執行的邏輯
  ➤ 了解 MacroTask 的 6 個階段
  ➤ NextTick Queue 優先層級最高
  ➤ MicroTask Queue 優先層級次高
四、解析一開始 Node.js 範例程式執行順序
  ➤ 順序執行，先把同步函式解決
  ➤ 進入 Event Loop

一、請用一段話簡述 Node.js 的 Event Loop

「Node.js 之所以高效，是因為採取單執行緒與 Event Loop 的概念；將所有需要等待結果、請求外部資源的函式，全部丟到 Event Loop 中等待；而 Event Loop 的邏輯是 Node.js 底層用 C 語言撰寫的 libuv 庫來運行的。」

有興趣的朋友可以來 GitHub 上看 libuv 的程式：

1. 前往 libuv 的 GitHub
2. 看運作的核心程式碼「core.c」
3. 搜尋「uv_run」，直接看最原本的邏輯

二、Node.js 在 Event Loop 邏輯下的執行順序

大家可以先用大腦模擬看看下面程式的執行順序：

console.log('start');

process.nextTick(function () {
    console.log('nextTick1');
});

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

new Promise(function (resolve, reject) {
    console.log('promise');
    resolve('resolve');
}).then(function (result) {
    console.log(result);
});

(async function () {
    console.log('async');
})();

setImmediate(function () {
    console.log('setImmediate');
});

process.nextTick(function () {
    console.log('nextTick2');
});

console.log('end');

原始碼：event_loop.js（GitHub Gist）

如果答案跟下面結果一樣，那代表你很了解 Node.js 的 Event Loop 邏輯：

start
promise
async
end
nextTick1
nextTick2
resolve
setTimeout
setImmediate

三、Event Loop 執行的邏輯

了解 MacroTask 的 6 個階段

Timer：等計時器（setTimeout、setInterval）的時間一到，會把他們的 callback 放在這裡等待執行。

Pending callbacks：作業系統層級使用（TCP errors、sockets 連線被拒絕）。

Idle, Prepare：內部使用。

Polling：

1. 如果 Queue 不為空，依次取出 callback 函數執行，直到 Queue 為空或是抵達系統最大限制。
2. 如果 Queue 為空但有設置「setImmediate」就進入 check 階段。
3. 如果 Queue 為空但沒有設置「setImmediate」就會在 Polling 階段等待直到 Queue 有東西或是 Timer 時間抵達。

Check：處理 setImmediate 的 callback。

Close callbacks：處理關閉連線、檔案的 callback。

Macrotask Queue 在 Evevnt Loop 優先層級較低，接下來介紹優先層級更高的兩個 Queue。

NextTick Queue 優先層級最高

「process.nextTick()」的 callback 可以隨意插隊；只要這個 Queue 有東西就會優先執行。

MicroTask Queue 優先層級次高

「Promise 」的狀態從 pending 轉變為 resolve 或 reject 時，此時執行的 callback 會進入這個 Queue。

注意：Promise 在創建時是同步的，不會進入 Event Loop。

四、解析一開始 Node.js 範例程式執行順序

順序執行，先把同步函式解決

1. 因為 Promise 在創建時是同步的，所以會先執行
2. 在 function 前面加上 async 宣告為異步函式，執行時會被轉換為 Promise

console.log('start');

new Promise(function (resolve, reject) {
    console.log('promise');
    resolve('resolve');
}).then(function (result) {
    console.log(result);
});

(async function () {
    console.log('async');
})();

console.log('end');

原始碼：sync_function.js（GitHub Gist）

start
promise
async
end

進入 Event Loop

1. 如果執行過程中遇到 NextTick Queue 就優先執行

process.nextTick(function () {
    console.log('nextTick1');
});

process.nextTick(function () {
    console.log('nextTick2');
});

原始碼：nextTick_queue.js（GitHub Gist）

nextTick1
nextTick2

2. 在處理完最高優先層級後，如果執行過程中遇到 MicroTask Queue 就執行

new Promise(function (resolve, reject) {
    console.log('promise');
    resolve('resolve');
}).then(function (result) {
    console.log(result);
});

原始碼：MicroTask_queue.js（GitHub Gist）

resolve

3. 在前兩個高優先層級的 Queue 清空後，返回 Event Loop 繼續執行，setTimeout 設定的時間已到先執行。

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

原始碼：setTimeout_function.js（GitHub Gist）

setTimeout

4. 接著再在「Check」 階段執行 setImmediate

setImmediate(function () {
    console.log('setImmediate');
});

原始碼：setImmediate_function.js（GitHub Gist）

setImmediate

以上步驟執行完成後就是範例程式的解答啦～希望對大家理解 Event Loop 有幫助。

參考資源：

1. 完整圖解Node.js的Event Loop(事件迴圈)
2. 15 尚硅谷 前端面试题 nodejs事件轮询机制