什么是 Event Loop？

        Event Loop 是一個很重要的概念，指的是計算機系統的一種運行機制。

        JavaScript 語言就采用這種機制，來解決單線程運行帶來的一些問題。

        本文參考C. Aaron Cois 的《Understanding The Node.js Event Loop》，解釋什么是 Event Loop，以及它與 JavaScript 語言的單線程模型有何關系。

        想要理解 Event Loop，就要從程序的運行模式講起。運行以后的程序叫做"進程"（process），一般情況下，一個進程一次只能執行一個任務。

        如果有很多任務需要執行，不外乎三種解決方法。

（1）排隊。因為一個進程一次只能執行一個任務，只好等前面的任務執行完了，再執行后面的任務。

（2）新建進程。使用 fork 命令，為每個任務新建一個進程。

（3）新建線程。因為進程太耗費資源，所以如今的程序往往允許一個進程包含多個線程，由線程去完成任務。（進程和線程的詳細解釋，請看這里。）

        以 JavaScript 語言為例，它是一種單線程語言，所有任務都在一個線程上完成，即采用上面的第一種方法。一旦遇到大量任務或者遇到一個耗時的任務，網頁就會出現"假死"，因為 JavaScript 停不下來，也就無法響應用戶的行為。

        你也許會問，JavaScript 為什么是單線程，難道不能實現為多線程嗎？

        這跟歷史有關系。JavaScript 從誕生起就是單線程。原因大概是不想讓瀏覽器變得太復雜，因為多線程需要共享資源、且有可能修改彼此的運行結果，對于一種網頁腳本語言來說，這就太復雜 了。后來就約定俗成，JavaScript 為一種單線程語言。（Worker API 可以實現多線程，但是 JavaScript 本身始終是單線程的。）

        如果某個任務很耗時，比如涉及很多I/O（輸入/輸出）操作，那么線程的運行大概是下面的樣子。

        上圖的綠色部分是程序的運行時間，紅色部分是等待時間。可以看到，由于I/O操作很慢，所以這個線程的大部分運行時間都在空等I/O操作的返回結果。這種運行方式稱為"同步模式"（synchronous I/O）或"堵塞模式"（blocking I/O）。

        如果采用多線程，同時運行多個任務，那很可能就是下面這樣。

        上圖表明，多線程不僅占用多倍的系統資源，也閑置多倍的資源，這顯然不合理。

        Event Loop 就是為了解決這個問題而提出的。Wikipedia 這樣定義：

"Event Loop 是一個程序結構，用于等待和發送消息和事件。（a programming construct that waits for and dispatches events or messages in a program.）"

        簡單說，就是在程序中設置兩個線程：一個負責程序本身的運行，稱為"主線程"；另一個負責主線程與其他進程（主要是各種I/O操作）的通信，被稱為"Event Loop 線程"（可以譯為"消息線程"）。

        上圖主進程的綠色部分，還是表示運行時間，而橙色部分表示空閑時間。每當遇到I/O的時候，主進程就讓 Event Loop 進程去通知相應的I/O程序，然后接著往后運行，所以不存在紅色的等待時間。等到I/O程序完成操作，Event Loop 進程再把結果返回主進程。主進程就調用事先設定的回調函數，完成整個任務。

        可以看到，由于多出了橙色的空閑時間，所以主進程得以運行更多的任務，這就提高了效率。這種運行方式稱為"異步模式"（asynchronous I/O）或"非堵塞模式"（non-blocking mode）。

        這正是 JavaScript 語言的運行方式。單線程模型雖然對 JavaScript 構成了很大的限制，但也因此使它具備了其他語言不具備的優勢。如果部署得好，JavaScript 程序是不會出現堵塞的，這就是為什么 node.js 平臺可以用很少的資源，應付大流量訪問的原因。