Nodejs核心機制

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前言

前言

結合 Node.js 的核心機制進行說明：

解釋事件循環的各個階段。
答案
Node.js 事件循環分為 6 個階段，按順序執行：
Timers：執行 setTimeout 和 setInterval 的回調。
Pending I/O Callbacks：處理系統操作（如 TCP 錯誤）的回調。
Idle/Prepare：Node.js 內部使用的階段。
Poll：
? 檢索新的 I/O 事件并執行回調（如文件讀取、HTTP 請求）。

? 如果 Poll 隊列為空：

? 若有 setImmediate 回調，進入 Check 階段。

? 否則等待新的 I/O 事件。
Check：執行 setImmediate 的回調。
Close Callbacks：處理關閉事件的回調（如 socket.on('close')）。

解析
? 每個階段都是一個 FIFO 隊列，必須清空當前階段的回調才會進入下一階段。

? 重點：setTimeout 和 setInterval 的回調不一定精確按時執行，因為 Poll 階段可能阻塞事件循環。

setImmediate 和 setTimeout(fn, 0) 的區別是什么？
答案
? 執行順序：

? 在主模塊中，兩者的執行順序不確定（受進程性能影響）。

? 在 I/O 回調（如 fs.readFile）中，setImmediate 總是先于 setTimeout。

? 底層階段：

? setImmediate 在 Check 階段執行。

? setTimeout 在 Timers 階段執行。

示例代碼

fs.readFile('file.txt', () => {setTimeout(() => console.log('Timeout'), 0);setImmediate(() => console.log('Immediate'));
});
// 輸出順序：Immediate → Timeout

解析
? 在 I/O 回調中，事件循環處于 Poll 階段，執行完回調后優先進入 Check 階段（setImmediate），再進入 Timers 階段。

什么是事件驅動編程？Node.js 如何實現非阻塞 I/O？
答案

? 事件驅動：通過監聽事件（如點擊、文件讀取完成）觸發回調，而非主動輪詢。

? 非阻塞 I/O 的實現：

? 操作系統級異步：網絡請求等由內核異步處理（通過 epoll、kqueue）。

? 線程池：文件 I/O 等阻塞操作由 libuv 的線程池處理，完成后通知主線程。

解析
? Node.js 的單線程僅指 JS 主線程，底層通過多線程 + 事件循環實現高并發。

如何監控和調試內存泄漏？
答案

常見泄漏場景：

? 未清理的全局變量、閉包引用、定時器、事件監聽器（如 EventEmitter）。

調試工具：

? Chrome DevTools 的 Heap Snapshot 對比內存快照。

? 使用 --inspect 參數 + node-heapdump 模塊生成堆內存快照。

? 監控 process.memoryUsage()。

解析
? 內存泄漏的本質是對象被意外保留，無法被 GC 回收。

process.nextTick 和 setImmediate 的執行順序？
答案
? process.nextTick：

? 在事件循環的每個階段結束后立即執行（微任務）。

? 優先級高于 Promise.then()。

? setImmediate：

? 在 Check 階段執行（宏任務）。

執行順序：

Promise.resolve().then(() => console.log('Promise'));
process.nextTick(() => console.log('nextTick'));
setImmediate(() => console.log('Immediate'));
// 輸出順序：nextTick → Promise → Immediate

解析
? process.nextTick 會將回調插入當前階段末尾，而 setImmediate 是下一輪循環。

Node.js 單線程模型如何處理并發請求？
答案
? 非阻塞 I/O：主線程發起異步 I/O 操作后繼續處理其他任務，I/O 完成后通過事件循環觸發回調。

? 線程池：文件操作等阻塞任務由 libuv 的線程池處理（默認 4 個線程）。

解析
? 單線程避免了多線程的鎖競爭和上下文切換開銷，適合 I/O 密集型場景，但不適合 CPU 密集型任務。

Cluster 模塊是如何工作的？
答案
? 原理：Master 進程創建多個子進程（Worker），共享同一端口，通過輪詢（Round-Robin）分配請求。

? 代碼示例：

const cluster = require('cluster');
if (cluster.isMaster) {for (let i = 0; i < 4; i++) cluster.fork(); // 啟動 4 個 Worker
} else {require('./app.js'); // 每個 Worker 運行一個服務實例
}

解析
? 子進程通過 IPC（進程間通信）與 Master 進程通信。

? 優勢：利用多核 CPU，提高吞吐量。

Buffer 和 Stream 的應用場景是什么？
答案
? Buffer：處理二進制數據（如圖片、文件），避免字符串轉換的性能損耗。

? Stream：

? 大文件處理：分片讀取文件，避免內存溢出（如 fs.createReadStream）。

? 實時數據傳輸：HTTP 響應、TCP 套接字。

示例

// 使用 Stream 復制文件
fs.createReadStream('input.txt').pipe(fs.createWriteStream('output.txt'));

解析
? Stream 通過事件分塊處理數據，顯著降低內存占用。

總結
掌握這些問題的核心原理（事件循環、異步 I/O、內存管理）能讓你在面試中脫穎而出。建議結合以下實踐：

使用 node --trace-event-categories=node.async_hooks 跟蹤異步事件。
閱讀 libuv 文檔和 Node.js 官方博客。
通過 WARTHOG（Node.js 性能分析工具）定位性能瓶頸。

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