nodejs事件循环阶段之定时器
上一篇分析了prepare阶段，check和idle阶段是一样的，所以就不分析了。今天分析定时器阶段。nodejs中setTimeout和setInterval就是使用libuv的定时器阶段实现的。libuv中，定时器是以最小堆实现的。即最快过期的节点是根节点。我看看定时器的数据结构。
看一下定时器的使用。
int main()
v_timer_t once;
uv_timer_init(uv_default_loop(), &once);
uv_timer_start(&once, once_cb, 10, 0);
uv_run(uv_default_loop(), UV_RUN_DEFAULT);
return 0;
}我们从uv_timer_init函数开始分析。
// 初始化uv_timer_t结构体
int uv_timer_init(uv_loop_t* loop, uv_timer_t* handle) {
uv__handle_init(loop, (uv_handle_t*)handle, UV_TIMER);
handle->timer_cb = NULL;
handle->repeat = 0;
return 0;
}init函数和其他阶段的init函数一样，初始化handle和私有的一些字段。接着我们看start函数。该函数是启动一个定时器（省略部分代码）。
// 启动一个计时器
int uv_timer_start(
uv_timer_t* handle,
uv_timer_cb cb,
uint64_t timeout,
uint64_t repeat
) {
uint64_t clamped_timeout;
// 重新执行start的时候先把之前的停掉
if (uv__is_active(handle))
uv_timer_stop(handle);
// 超时时间，为绝对值
clamped_timeout = handle->loop->time + timeout;
// 初始化回调，超时时间，是否重复计时，赋予一个独立无二的id
handle->timer_cb = cb;
handle->timeout = clamped_timeout;
handle->repeat = repeat;
/* start_id is the second index to be compared in uv__timer_cmp() */
handle->start_id = handle->loop->timer_counter++;
// 插入最小堆
heap_insert(timer_heap(handle->loop),
(struct heap_node*) &handle->heap_node,
timer_less_than);
// 激活该handle
uv__handle_start(handle);
return 0;
}start函数首先初始化handle里的某些字段，包括超时回调，是否重复启动定时器、超时的绝对时间等。接着把handle节点插入到最小堆中。最后给这个handle打上标记，激活这个handle。这时候的结构体如下。
这时候到了事件循环的timer阶段。
// 找出已经超时的节点，并且执行里面的回调
void uv__run_timers(uv_loop_t* loop) {
struct heap_node* heap_node;
uv_timer_t* handle;
for (;;) {
heap_node = heap_min(timer_heap(loop));
if (heap_node == NULL)
break;
handle = container_of(heap_node, uv_timer_t, heap_node);
// 如果当前节点的时间大于当前时间则返回，说明后面的节点也没有超时
if (handle->timeout > loop->time)
break;
// 移除该计时器节点，重新插入最小堆，如果设置了repeat的话
uv_timer_stop(handle);
uv_timer_again(handle);
// 执行超时回调
handle->timer_cb(handle);
}
}libuv在每次事件循环开始的时候都会缓存当前的时间，在整个一轮的事件循环中，使用的都是这个缓存的时间。缓存了当前最新的时间后，就执行uv__run_timers，该函数的逻辑很明了，就是遍历最小堆，找出当前超时的节点。因为堆的性质是父节点肯定比孩子小。所以如果找到一个节点，他没有超时，则后面的节点也不会超时。对于超时的节点就知道他的回调。执行完回调后，还有两个关键的操作。第一就是stop，第二就是again。
// 停止一个计时器
int uv_timer_stop(uv_timer_t* handle) {
if (!uv__is_active(handle))
return 0;
// 从最小堆中移除该计时器节点
heap_remove(timer_heap(handle->loop),
(struct heap_node*) &handle->heap_node,
timer_less_than);
// 清除激活状态和handle的active数减一
uv__handle_stop(handle);
return 0;
}stop的逻辑很简单，其实就是把handle从二叉堆中删除。并且取消激活状态。那么againt又是什么呢？again是为了支持setInterval这种场景。
// 重新启动一个计时器，需要设置repeat标记
int uv_timer_again(uv_timer_t* handle) {
// 如果设置了repeat标记说明计时器是需要重复触发的
if (handle->repeat) {
// 先把旧的计时器节点从最小堆中移除，然后再重新开启一个计时器
uv_timer_stop(handle);
uv_timer_start(handle, handle->timer_cb, handle->repeat, handle->repeat);
}
return 0;
}如果handle设置了repeat标记，则该handle在超时后，每repeat的时间后，就会继续执行超时回调。对于setInterval，就是超时时间是x，每x的时间后，执行回调。这就是nodejs里定时器的底层原理。但nodejs不是每次调setTimeout的时候都往最小堆插入一个节点。nodejs里，只有一个关于uv_timer_s的handle。他在js层维护了一个数据结构，每次计算出最早到期的节点，然后修改handle的超时时间。具体原理在之前的一篇文章已经分析过。 timer阶段和poll io阶段也有一些联系，因为poll io可能会导致主线程阻塞，为了保证主线程可以尽快执行定时器的回调，poll io不能一直阻塞，所以这时候，阻塞的时长就是最快到期的定时器节点的时长。