Node.js 的事件循環（Event Loop）詳解

在開始討論 Node.js 的 event loop 之前，我們需要先了解 JavaScript 是單線程的語言。這意味著任何時候，JavaScript 引擎只能執行一個任務。然而，網頁應用程式通常需要處理許多不同的任務，例如響應使用者互動、從伺服器獲取資料或更新視窗中的內容。為了管理這些多樣化的任務，JavaScript 使用了一個事件循環來監聽事件並以特定的順序執行它們。

Node.js 是一個基於 Chrome V8 引擎的開源運行環境，用於建立後端服務和命令列工具。與瀏覽器中的情況類似，Node.js 也有一個內置的事件循環，用於管理非同步 I/O 操作和其他背景工作。

當一個 Node.js 應用程式啟動時，它會創建一個執行緒並初始化它的核心模組，如 timers、I/O、idle、prepare 和 check 等。接下來，event loop 會開始運作，等待事件的發生。這些事件可能是 setTimeout()、setInterval()、http 請求或其他可能被 JavaScript 代碼觸發的非同步操作。

以下是 Node.js 中 event loop 的主要階段及其描述：

1. timers – 在這個階段中，所有由 `setTimeout()` 和 `setInterval()` 定義的延遲函數都會被安排執行。

2. pending callbacks – 此階段處理那些仍在等待 I/O 完成的通知的所有剩餘的掛起 callback。這包括了許多的 Ajax 請求。

3. idle, prepare – 如果存在，這兩個階段是由操作系統定義的空檔時間進行的優先級較低的工作。在大多數情況下，我們可以忽略這些階段。

4. poll (又稱為 check) – 在這個階段，event loop 等待新的 I/O 請求或者新定的 timer 到期。在 poll 模式下，如果沒有更多的 I/O 活動，event loop 會進入休眠狀態直到有新的活動產生。

5. handle events in the queue – 如果前四個階段中有任何一個添加了新的待處理事項到事件隊列中（通常是下一輪迭代要執行的 function），那麼事件循環就會處理該隊列中的第一個事件。

6. close callbacks – 最後，如果所有的其他 stage 都已經清空並且所有的非同步 I/O 已完成，event loop 將檢查是否有任何 stream 或 socket 需要清理。如果有，則執行 close callbacks。

一旦事件循環完成了所有的階段，它會再次從頭開始循環，重複整個過程。這種設計允許 Node.js 高效地處理大量的輸入和輸出請求，同時保持其單線程模型的簡潔性。

需要注意的是，在某些特殊情況下，比如高負載的情況下，event loop 可能會變得非常忙碌而無法及時處理一些關鍵任務，例如回應 HTTP 請求。這可能會導致應用程式性能下降甚至崩潰。因此，在開發高性能的 Node.js 應用程式時，理解和管理 event loop 是非常重要的。