? 1.1 Node.js 的事件循環原理？如何處理異步操作？

面試官您好，我理解事件循環是 Node.js 的異步非阻塞編程核心。

Node.js 構建在 V8 引擎與 libuv 庫之上。雖然 Node.js 是單線程模型，但它通過事件循環（event loop）機制實現了異步 IO 和高并發能力。

🔁 事件循環核心階段（簡略版）：

每一輪事件循環分為多個階段，關鍵階段有：

1. timers：執行 setTimeout、setInterval 的回調；

2. pending callbacks：處理某些系統延遲回調；

3. poll：執行 IO 回調，如網絡、磁盤讀取；

4. check：執行 setImmediate() 回調；

5. close callbacks：如 socket.on('close')；

6. 每個階段結束后，還會處理 microtasks（如 process.nextTick()、Promise.then()）；

🧠 異步操作如何配合事件循環？

比如我們調用異步文件讀寫：

fs.readFile('a.txt', () => {console.log('讀文件完成');
});

1. 任務由 libuv 線程池處理；

2. 完成后注冊回調，等待事件循環進入相應階段；

3. 在 poll 階段執行對應的回調。

---

? 1.2 process.nextTick()、setImmediate()、Promise 的執行順序？

這是一個非常容易被問到的陷阱問題，我用執行模型來解釋它的順序。

Node.js 將任務劃分為兩類：

• Microtasks（微任務）：process.nextTick()、Promise.then()；

• Macrotasks（宏任務）：setTimeout、setImmediate；

每個事件循環階段后，都會清空微任務隊列。

📌 執行優先級（從高到低）：

1. process.nextTick()       // Node獨有，優先級最高
2. Promise.then()           // 標準微任務
3. setTimeout(fn, 0)        // timers 階段
4. setImmediate()           // check 階段

🧪 示例代碼：

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

📌 輸出順序：

nextTick
promise
timeout
immediate

補充：過多使用 process.nextTick() 會造成主線程“餓死”（starvation），所以要慎用。

---

? 1.3 如何避免阻塞主線程？舉例說明

面試官，Node.js 是單線程的，一旦主線程執行了重 CPU 運算，就會阻塞事件循環，影響并發。

🧨 示例：阻塞代碼

// 計算大量斐波那契數
function fibonacci(n) {if (n <= 1) return 1;return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
fibonacci(40); // 卡住主線程

? 避免方法：

? 1. 使用 worker_threads 執行 CPU 密集型任務

const { Worker } = require('worker_threads');
new Worker('./compute.js');

? 2. 拆分任務（分段執行）

function heavyTask() {let count = 0;function loop() {for (let i = 0; i < 10000; i++) count++;if (count < 1e6) setImmediate(loop);}loop();
}

? 3. 借助外部服務（如 Redis 緩存、Nginx 靜態托管）減少計算需求

---

? 1.4 Node.js 如何實現定時任務？和瀏覽器定時器有區別嗎？

面試官，Node.js 提供和瀏覽器相同 API，但其實現機制完全不同。

📌 相同點：

• setTimeout(fn, ms)、setInterval(fn, ms) 可用；

• 支持取消：clearTimeout()、clearInterval()；

📌 不同點：

特性	Node.js（libuv）	瀏覽器（Web APIs）
核心實現	libuv 的事件循環	瀏覽器引擎 + 宿主環境
最小時間精度	非實時，受事件循環影響	一般為 4ms 最小
setImmediate()	Node 獨有，check 階段執行	無此函數

---

📌 高級定時任務方案（Node 專屬）：

1. node-cron：cron 表達式任務調度；

2. Agenda / Bree：基于數據庫/文件持久化的任務調度；

3. Redis 輪詢 + 消息隊列：實現分布式定時觸發；

const cron = require('node-cron');
cron.schedule('0 0 * * *', () => console.log('每天零點執行'));

---

? 1.5 cluster 模塊的原理及適用場景？如何實現負載均衡？

面試官，cluster 是 Node.js 提供的多進程擴展機制，用于充分利用多核 CPU 提升吞吐量。

🔧 原理：

• 主進程（Master）通過 cluster.fork() 創建多個 worker 子進程；

• 所有 worker 共享同一個 server 端口；

• 實際請求由主進程分發給 worker 處理；

• 每個 worker 都是獨立的 Node 實例，進程隔離、內存獨立；

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;if (cluster.isMaster) {for (let i = 0; i < numCPUs; i++) cluster.fork();
} else {http.createServer((req, res) => {res.end(`Worker ${process.pid} handled request`);}).listen(3000);
}

---

?? 負載均衡策略：

• Linux：基于 SO_REUSEPORT，內核自動均衡分發請求；

• Windows/macOS：Node 內部使用 Round-Robin 分發策略；

• Node v16+ 支持與 worker_threads 混合使用，提高 CPU 利用率；

---

? 適用場景：

• 高并發 API 服務（如網關、接口層）；

• IO 與 CPU 混合負載應用；

• 可與 pm2 配合實現進程守護 + 負載均衡；

---

? 注意事項：

• 不共享內存，通信需用 IPC（如 worker.send()）；

• 狀態同步麻煩（需借助 Redis 等中間件）；

• cluster 并不適合細粒度計算，適合粗粒度多請求任務；

---

? 總結回顧

問題	核心關鍵詞
1.1	libuv、事件循環、階段、異步 IO
1.2	微任務 vs 宏任務、執行優先級
1.3	阻塞避免、worker_threads、任務拆分
1.4	Node 定時器機制、cron、高級調度
1.5	cluster 原理、多進程、負載均衡策略