本文探討了Node.js事件循環中的timers階段，分析了定時器的管理和執行過程。通過源碼解析，揭示了定時器超時檢查、回調執行以及定時器類型（setTimeout與setInterval）的內部實現機制。文章旨在幫助讀者理解Node.js中定時器的工作原理及其在事件驅動編程中的重要性。

timers階段是Nodejs事件循環中的一個階段，這一階段主要是檢查是否有到期的定時器，如果有則執行其回調。

相關源碼位置：

• timers階段：node/deps/uv/src/timer.c at main · nodejs/node (github.com)

timers階段的代碼比較少，這里直接貼出來，你也可以點進去上面的源碼看自己感興趣的部分：

void uv__run_timers(uv_loop_t* loop) {
  struct heap_node* heap_node;
  uv_timer_t* handle;
  struct uv__queue* queue_node;
  struct uv__queue ready_queue;
  
  // 初始化一個空的 ready_queue 隊列，用于存放已經到期的定時器
  uv__queue_init(&ready_queue);

  for (;;) {
    // 獲取堆中最小（即最早到期）的定時器節點
    heap_node = heap_min(timer_heap(loop));
    if (heap_node == NULL)
      break;  // 如果堆是空的（沒有定時器），則跳出循環

    // 將堆節點轉換為 uv_timer_t 類型的定時器句柄 handle
    handle = container_of(heap_node, uv_timer_t, node.heap);
    if (handle->timeout > loop->time)
      break;  // 如果當前定時器的超時時間大于當前的循環時間，則跳出循環

    // 停止到期的定時器，并將其插入到 ready_queue 隊列的尾部
    uv_timer_stop(handle);
    uv__queue_insert_tail(&ready_queue, &handle->node.queue);
  }
  
  // 處理 ready_queue 中的所有定時器
  while (!uv__queue_empty(&ready_queue)) {
    queue_node = uv__queue_head(&ready_queue);  // 取出隊列頭部的節點
    uv__queue_remove(queue_node);  // 移除該節點
    uv__queue_init(queue_node);  // 重新初始化節點
    handle = container_of(queue_node, uv_timer_t, node.queue);  // 將節點轉換為定時器句柄 handle

    // 重新啟動定時器，如果是重復定時器，則根據設定的間隔重新計算超時時間
    uv_timer_again(handle);
    // 調用定時器的回調函數，執行定時器到期后的操作
    handle->timer_cb(handle);
  }
}

• 重新啟動定時器uv_timer_again的源碼位置：node/deps/uv/src/timer.c at main · nodejs/node (github.com)

內容比較少，這里也直接貼出來：

int uv_timer_again(uv_timer_t* handle) {
  if (handle->timer_cb == NULL)
    return UV_EINVAL;

  if (handle->repeat) {
    uv_timer_stop(handle);
    uv_timer_start(handle, handle->timer_cb, handle->repeat, handle->repeat);
  }

  return 0;
}

可以看到會檢查handle->repeat，這里其實就是setTimeout和setInterval的區別了，setInterval到這里會因為handle->repeat為true而重新開啟新的一輪計時，而setTimeout則是直接跳過、結束了。

這里的handle->repeat是uint64_t類型，其實就是timeout。

這里順便貼一下uv_timer_start的代碼，感興趣可以看看。

源碼位置：node/deps/uv/src/timer.c at main · nodejs/node (github.com)

int uv_timer_start(uv_timer_t* handle,
                   uv_timer_cb cb,
                   uint64_t timeout,
                   uint64_t repeat) {
  uint64_t clamped_timeout;
  
  // 如果定時器正在關閉或回調函數為 NULL，則返回錯誤代碼 UV_EINVAL
  if (uv__is_closing(handle) || cb == NULL)
    return UV_EINVAL;
  
  // 停止定時器，以確保定時器在重新啟動前沒有在運行
  uv_timer_stop(handle);
  
  // 計算定時器的超時時間 clamped_timeout
  // 它是當前事件循環時間 handle->loop->time 加上 timeout
  clamped_timeout = handle->loop->time + timeout;
  // 如果發生整數溢出，導致 clamped_timeout 小于 timeout，
  // 則將 clamped_timeout 設置為最大值 UINT64_MAX
  if (clamped_timeout < timeout)
    clamped_timeout = (uint64_t) -1;

  // 設置定時器的回調函數、超時時間和重復間隔
  handle->timer_cb = cb;
  handle->timeout = clamped_timeout;
  handle->repeat = repeat;
  
  // start_id 用于在定時器比較函數 timer_less_than 中作為第二索引進行比較
  // 并遞增事件循環的計時器計數器
  handle->start_id = handle->loop->timer_counter++;

  // 將定時器插入到事件循環的定時器堆中，并啟動定時器句柄
  heap_insert(timer_heap(handle->loop),
              (struct heap_node*) &handle->node.heap,
              timer_less_than);
  uv__handle_start(handle);

  return 0;
}

• clamped_timeout和timeout之間的關系：

  • timeout 是傳遞給 uv_timer_start 函數的參數，表示定時器的初始延遲時間，以毫秒為單位；

  • clamped_timeout 是計算后的絕對時間，表示定時器實際超時的絕對時間點（以事件循環的時間 handle->loop->time 為基準）。

• uv_timer_start的timeoute參數 和 JS中setTimeout的delay參數是等價的。