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✅ 1.1 Node.js 的事件循环原理？如何处理异步操作？

面试官您好，我理解事件循环是 Node.js 的异步非阻塞编程核心。

Node.js 构建在 V8 引擎与 libuv 库之上。虽然 Node.js 是单线程模型，但它通过事件循环（event loop）机制实现了异步 IO 和高并发能力。

🔁 事件循环核心阶段（简略版）：

每一轮事件循环分为多个阶段，关键阶段有：

1. timers：执行 setTimeout、setInterval 的回调；

2. pending callbacks：处理某些系统延迟回调；

3. poll：执行 IO 回调，如网络、磁盘读取；

4. check：执行 setImmediate() 回调；

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

6. 每个阶段结束后，还会处理 microtasks（如 process.nextTick()、Promise.then()）；

🧠 异步操作如何配合事件循环？

比如我们调用异步文件读写：

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

1. 任务由 libuv 线程池处理；

2. 完成后注册回调，等待事件循环进入相应阶段；

3. 在 poll 阶段执行对应的回调。

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✅ 1.2 process.nextTick()、setImmediate()、Promise 的执行顺序？

这是一个非常容易被问到的陷阱问题，我用执行模型来解释它的顺序。

Node.js 将任务划分为两类：

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

• Macrotasks（宏任务）：setTimeout、setImmediate；

每个事件循环阶段后，都会清空微任务队列。

📌 执行优先级（从高到低）：

1. process.nextTick()       // Node独有，优先级最高
2. Promise.then()           // 标准微任务
3. setTimeout(fn, 0)        // timers 阶段
4. setImmediate()           // check 阶段

🧪 示例代码：

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

📌 输出顺序：

nextTick
promise
timeout
immediate

补充：过多使用 process.nextTick() 会造成主线程“饿死”（starvation），所以要慎用。

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✅ 1.3 如何避免阻塞主线程？举例说明

面试官，Node.js 是单线程的，一旦主线程执行了重 CPU 运算，就会阻塞事件循环，影响并发。

🧨 示例：阻塞代码

// 计算大量斐波那契数
function fibonacci(n) {if (n <= 1) return 1;return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
fibonacci(40); // 卡住主线程

✅ 避免方法：

✅ 1. 使用 worker_threads 执行 CPU 密集型任务

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

✅ 2. 拆分任务（分段执行）

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

✅ 3. 借助外部服务（如 Redis 缓存、Nginx 静态托管）减少计算需求

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✅ 1.4 Node.js 如何实现定时任务？和浏览器定时器有区别吗？

面试官，Node.js 提供和浏览器相同 API，但其实现机制完全不同。

📌 相同点：

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

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

📌 不同点：

特性	Node.js（libuv）	浏览器（Web APIs）
核心实现	libuv 的事件循环	浏览器引擎 + 宿主环境
最小时间精度	非实时，受事件循环影响	一般为 4ms 最小
setImmediate()	Node 独有，check 阶段执行	无此函数

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📌 高级定时任务方案（Node 专属）：

1. node-cron：cron 表达式任务调度；

2. Agenda / Bree：基于数据库/文件持久化的任务调度；

3. Redis 轮询 + 消息队列：实现分布式定时触发；

const cron = require('node-cron');
cron.schedule('0 0 * * *', () => console.log('每天零点执行'));

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✅ 1.5 cluster 模块的原理及适用场景？如何实现负载均衡？

面试官，cluster 是 Node.js 提供的多进程扩展机制，用于充分利用多核 CPU 提升吞吐量。

🔧 原理：

• 主进程（Master）通过 cluster.fork() 创建多个 worker 子进程；

• 所有 worker 共享同一个 server 端口；

• 实际请求由主进程分发给 worker 处理；

• 每个 worker 都是独立的 Node 实例，进程隔离、内存独立；

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);
}

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⚖️ 负载均衡策略：

• Linux：基于 SO_REUSEPORT，内核自动均衡分发请求；

• Windows/macOS：Node 内部使用 Round-Robin 分发策略；

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

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✅ 适用场景：

• 高并发 API 服务（如网关、接口层）；

• IO 与 CPU 混合负载应用；

• 可与 pm2 配合实现进程守护 + 负载均衡；

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❗ 注意事项：

• 不共享内存，通信需用 IPC（如 worker.send()）；

• 状态同步麻烦（需借助 Redis 等中间件）；

• cluster 并不适合细粒度计算，适合粗粒度多请求任务；

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✅ 总结回顾

问题	核心关键词
1.1	libuv、事件循环、阶段、异步 IO
1.2	微任务 vs 宏任务、执行优先级
1.3	阻塞避免、worker_threads、任务拆分
1.4	Node 定时器机制、cron、高级调度
1.5	cluster 原理、多进程、负载均衡策略