そうだったのか！よくわかる process.nextTick() node.jsのイベントループを理解する

そうだったのか！よくわかる
process.nextTick()
Node.jsのイベントループを理解する

IIJ 大津繁樹 (@jovi0608)
2012年6月28日
東京Node学園6時限目

Nodeの歩み(参考）
2007/10 libev公開 2010/08 nodejs_jp開始
2008/05 libeio公開 2010/09 no.de開始
2009/09 Google V8公開 2010/11 Joyent管轄へ
2009/02 ry Node開発開始 2011/02 node-v0.4.0リリース
2009/05 node-v0.0.1リリース 2011/03 東京Node学園#1
2009/06 nodejs ML開始 2011/10 東京Node学園祭
2009/10 npm公開 2011/11 node-v0.6.0リリース
2009/11 JSConf EU ry発表 2011/12 Azureサポート
2010/04 Herokuサポート 2012/01 isaacs管理へ
2010/08 node-v0.2.0リリース 2012/06 node-v0.8.0リリース

今日の話
• Nodeのイベントループとは
• process.nextTickとは
• node-devでの大論争
• 今後どうなる？
• process.nextTickの正しい使
い方

おそらく世界初？の
Node-v0.8ベースでイベント
ループを解説
(libuvの大幅な変更に追随)
(注：説明はLinuxが対象です。)

Nodeのイベントループとは、

• Node の心臓

イベントループが終了したら
Node は死にます。

Nodeのイベントループの正体

Node が起動する時に uv_run() が呼
ばれます。(src/node.cc:2910)

https://github.com/joyent/node/blob/v0.8.0-release/deps/uv/src/unix/core.c#L265

イベントループが回り続けるには

アクティブな handle/req がなけれ
ば
イベントループが終了

https://github.com/joyent/node/blob/v0.8.0-release/deps/uv/src/unix/core.c#L252-261

handle と req の違い
• handle
– I/O が発生してない時でもイベントループを
維持
– （例) server.listen()

• req
– I/Oが発生している時だけイベントループを
維持
– (例) http.get()

handle と req の種類
handle req
ASYNC 非同期ジョブの操作 CONNECT stream接続
CHECK ループの最後の操作 WRITE stream書き込み
FS_EVENT ファイルイベント操作 SHUTDOWN stream停止
FS_POLL statの問い合わせ操作 UDP_SEND udp 送信
IDLE アイドルの時の操作 FS ファイル操作
NAMED_PIPE 名前付きパイプの操作 WORK ワーカスレッド
POLL fdイベントの操作 GETADDRINFO アドレス情報取得
PREPARE ループの最初の操作
PROCESS プロセスの操作
TCP TCPの操作
後で見て
TIMER タイマー操作おいて下
TTY
UDP
TTYPの操作
UDPの操作
さい。

実際のコードでは、（その１）
var http = require('http'); アクティブ
ハンドル
var server = http.createServer(); 0

アクティブハンドルが無いからNode終了

実際のコードでは、（その２）
var http = require('http');
var server = http.createServer();
アクティブ
server.listen(1234); ハンドル追加
(+1)

アクティブハンドルが作成されNode
は終了しない。実際は epoll wait (Linux)して

実際のコードでは、（その３）
var http = require('http');
var server = http.createServer();
server.listen(1234, function() {
アクティブ
server.close(); ハンドル削除
(+1-1=0)
});

アクティブハンドルがすぐ無効化される
のでNode終了

イベントループの中身
７つのステップ

1. 時刻更新
2. タイマー実行
3. アイドル実行
4. Prepare実行
5. I/Oイベント実行
(libev)
6. Check実行
7. ハンドル終了

Node-v0.8イベントループ概要
終わり始まり
setTimeout()

nextTick() 1:時刻更新
7:ハンドル終了

6:run_check 2:run_timers

コールバッ
イベントループ nextTick()
ク一周(Tick) ユーザ
5:poll 3:run_idle プログラム

4:run_prepare
libev+kernel
epoll: Linux nextTick()
kqueue: BSD
event port: Solaris
（注：ユーザプログラムは３： run_idle から始まる

イベントループを止めてはいけない！
終わり始まり
setTimeout()


こんなコードはダメ！ while(1)
コールバッ
ク while(1) {
console.log(‘hoge’);
5:poll } 3:run_idle
ずっとここ
libev+kernel で止まる！
4:run_prepare
epoll: Linux
kqueue: BSD nextTick()
event port: Solaris
（注：ユーザプログラムは３： run_idle から始まる。

なぜ3カ所も nextTick() があるの？

理由１：呼び出し順番
setTimeout(function(){
console.log(‘3:foo’);
$ node tick-order.js
}, 0);
1:piyo
process.nextTick(function() {
2:hoge
console.log(‘2:hoge’);
3:foo
});
console.log(‘1:piyo’);

setTimeout() より process.nextTick() が先に呼ばれる
(注：将来仕様が変わる可能性があります。）

理由１：呼び出し順番
終わり始まり
setTimeout()
console.log(‘3:foo’)

console.log(‘1:piyo’)

コールバッ
ク一周(Tick)
5:poll 3:run_idle

4:run_prepare
console.log(‘2:hoge’)
nextTick()

（注：ユーザプログラムは３： run_idle から始まる。）

理由２：入れ子の呼び出し順番
setTimeout(function(){
console.log(‘4:foo');
$ node tick-order2.js
}, 0);
1:piyo
2:bar
console.log(‘3:hoge');
3:hoge
});
4:foo
console.log(‘2:bar');
});
console.log(‘1:piyo’);
process.nextTick() のスコープ内でも setTimeout()
より process.nextTick() が先に呼ばれる
(注：将来仕様が変わる可能性があります。）

理由２：入れ子の呼び出し順番
終わり始まり
console.log(‘3:hoge’) setTimeout()
console.log(‘4:foo’)

console.log(‘1:piyo’)

コールバッ
ク一周(Tick)
5:poll 3:run_idle

4:run_prepare
console.log(‘2:bar’)
nextTick()

（注：ユーザプログラムは３： run_idleから始まる。）

process.nextTick()の説明（マニュアルより）
イベントループの次以降のループでコールバッ
クを呼び出します。これは setTimeout(fn, 0) の
単純なエイリアスではなく、はるかに効率的で
す。
for (var i = 0; i < 1024*1024; i++) { 処理時間
process.nextTick(function (){
Math.sqrt(i); } ); 0.360u 0.072s 0:00.44 97.7%
}
約５倍の差
for (var i = 0; i < 1024 * 1024; i++) {
setTimeout(function () {
Math.sqrt(i) }, 0); 1.700u 0.800s 0:02.51 99.6%
}
おそらくリンクリストの生成と時刻取得のオーバヘッドによるものだろう（未

node-v0.9に向けて isaacs からの提案
• process.nextTick()でイベントハンドラを追加するのはよくやること
だけど
次のイベントループでハンドラが登録されるまでの間にイベントが
発生したりするとI/Oの取りこぼしが起きてしまう。
• 次のイベントが発生する前に確実にハンドラを登録をするために、
V8でJSを実行した直後に process.nextTick() に登録された関数を全部
実行するようにしたい。
• 再帰処理とかの展開もそこで行うので次のようなコードでは
setTimeout() は起動しなくなるよ。
setTimeout(function() {
console.log('timeout');
}, 1000);
process.nextTick(function f() {
process.nextTick(f);
});

node-devでの大論争
推進派擁護派
• 今までの動作がそもそもおか • 別のAPIにすればいいじゃない
しかった。正しい動作に変えか
るだけ • 実際にコード変更するのがど
• CPU処理の分散のために再帰をんなに大変か
使うのは悪いこと、child • どうせ今さら何言っても聞き
process を使え入れてくれないだろう
• idle用リスナの用途に再帰を使
うのはわからんでもないが、
setTimeoutを使え
• API名を変えるのはもう遅い
• 実際にI/Oの取りこぼしでバグ
が出ている。この変更でそれ
を直すのが優先する

今後どうなるのか（想像)
終わり始まり
setTimeout()
1:時刻更新
nextTick()
nextTick() 2:run_timers 全展開
全展開
6:run_check

コールバッ
イベントループ
ク一周(Tick)
5:poll 3:run_idle

4:run_prepare
libev+kernel
epoll: Linux
kqueue: BSD
event port: Solaris
再帰は一定回数繰り返したら遅延させるかも

process.nextTickの正しい使い方
var events = require('events');
var util = require('util'); 非同期イ
function Hoge() { ベントの
var self = this; 生成
self.emit('foo');
});
}
util.inherits(Hoge, events.EventEmitter);
var hoge = new Hoge();
hoge.on('foo', function() {
console.log('foo event emitted');
});

process.nextTickの正しい使い方
var events = require('events');
var util = require('util');
function Hoge(cb) { 非同期コール
if(cb) { バックの呼び出
cb(); し
});
}
}
util.inherits(Hoge, events.EventEmitter);
Hoge.prototype.setfoo = function(arg) {
this.foo = arg;
};
var hoge = new Hoge(function() {
hoge.setfoo('bar');
console.log(hoge.foo);
});

process.nextTickの再帰を避ける
var cluster = require('cluster');
if (cluster.isMaster) { CPU消費処理は
var worker = cluster.fork(); 子プロセスで
worker.on('message', function(msg) {
console.log(msg);
});
} else {
//子プロセス
while(1) {
process.send(‘hoge’);
}
}

まとめ
• Node のイベントループの仕組みを良く理解
した上でイベントループを止めないことを意
識してコードを書きましょう。
• process.nextTick() は、
– 非同期イベントの発生
– 非同期コールバックの実行
の用途で使いましょう。
• CPUを消費する処理には、child process を利
用しましょう。
• node-v0.9 では process.nextTick()の動作仕様
が変わる予定です。

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