JavaScript执行过程(Event Loop)

阮老师在其推特上放了一道题:

new Promise(resolve => {
    resolve(1);
    Promise.resolve().then(() => console.log(2));
    console.log(4)
}).then(t => console.log(t));
console.log(3);

看到此处的你可以先猜测下其答案,然后再在浏览器的控制台运行这段代码,看看运行结果是否和你的猜测一致。

事件循环

众所周知,JavaScript 语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。根据 HTML 规范

To coordinate events, user interaction, scripts, rendering, networking, and so forth, user agents must use event loops as described in this section. There are two kinds of event loops: those for browsing contexts, and those for workers.

为了协调事件、用户交互、脚本、UI 渲染和网络处理等行为,防止主线程的不阻塞,Event Loop 的方案应用而生。Event Loop 包含两类:一类是基于 Browsing Context,一种是基于 Worker。二者的运行是独立的,也就是说,每一个 JavaScript 运行的"线程环境"都有一个独立的 Event Loop,每一个 Web Worker 也有一个独立的 Event Loop。

本文所涉及到的事件循环是基于 Browsing Context。

那么在事件循环机制中,又通过什么方式进行函数调用或者任务的调度呢?

任务队列

根据规范,事件循环是通过任务队列的机制来进行协调的。一个 Event Loop 中,可以有一个或者多个任务队列(task queue),一个任务队列便是一系列有序任务(task)的集合;每个任务都有一个任务源(task source),源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列,从不同源来的则被添加到不同队列。

在事件循环中,每进行一次循环操作称为 tick,每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的,但关键步骤如下:

  • 在此次 tick 中选择最先进入队列的任务(oldest task),如果有则执行(一次)
  • 检查是否存在 Microtasks,如果存在则不停地执行,直至清空 Microtasks Queue
  • 更新 render
  • 主线程重复执行上述步骤

仔细查阅规范可知,异步任务可分为taskmicrotask 两类(requestAnimationFrame 既不属于 macrotask, 也不属于 microtask),不同的API注册的异步任务会依次进入自身对应的队列中,然后等待 Event Loop 将它们依次压入执行栈中执行。

查阅了网上比较多关于事件循环介绍的文章,均会提到 macrotask(宏任务) 和 microtask(微任务) 两个概念,但规范中并没有提到 macrotask,因而一个比较合理的解释是 task 即为其它文章中的 macrotask。另外在 ES2015 规范中称为 microtask 又被称为 Job。

(macro)task主要包含:script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 环境)
microtask主要包含:Promise.then、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

在 Node 中,会优先清空 next tick queue,即通过process.nextTick 注册的函数,再清空 other queue,常见的如Promise;此外,timers(setTimeout/setInterval) 会优先于 setImmediate 执行,因为前者在 timer 阶段执行,后者在 check 阶段执行。

setTimeout/Promise 等API便是任务源,而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。来自不同任务源的任务会进入到不同的任务队列。其中setTimeout与setInterval是同源的。


示例

纯文字表述确实有点干涩,这一节通过一个示例来逐步理解:

console.log('script start');

setTimeout(function() {
  console.log('timeout1');
}, 10);

new Promise(resolve => {
    console.log('promise1');
    resolve();
    setTimeout(() => console.log('timeout2'), 10);
}).then(function() {
    console.log('then1')
})

console.log('script end');

首先,事件循环从宏任务(macrotask)队列开始,这个时候,宏任务队列中,只有一个script(整体代码)任务;当遇到任务源(task source)时,则会先分发任务到对应的任务队列中去。所以,上面例子的第一步执行如下图所示:



然后遇到了 console 语句,直接输出 script start。输出之后,script 任务继续往下执行,遇到 setTimeout,其作为一个宏任务源,则会先将其任务分发到对应的队列中:



script 任务继续往下执行,遇到 Promise 实例。Promise 构造函数中的第一个参数,是在 new 的时候执行,构造函数执行时,里面的参数进入执行栈执行;而后续的 .then 则会被分发到 microtask 的 Promise 队列中去。所以会先输出 promise1,然后执行 resolve,将 then1 分配到对应队列。

构造函数继续往下执行,又碰到 setTimeout,然后将对应的任务分配到对应队列:



script任务继续往下执行,最后只有一句输出了 script end,至此,全局任务就执行完毕了。

根据上述,每次执行完一个宏任务之后,会去检查是否存在 Microtasks;如果有,则执行 Microtasks 直至清空 Microtask Queue。

因而在script任务执行完毕之后,开始查找清空微任务队列。此时,微任务中,只有 Promise 队列中的一个任务 then1,因此直接执行就行了,执行结果输出 then1。当所有的 microtast 执行完毕之后,表示第一轮的循环就结束了。



这个时候就得开始第二轮的循环。第二轮循环仍然从宏任务 macrotask开始。此时,有两个宏任务:timeout1 和 timeout2。

取出 timeout1 执行,输出 timeout1。此时微任务队列中已经没有可执行的任务了,直接开始第三轮循环:


第三轮循环依旧从宏任务队列开始。此时宏任务中只有一个 timeout2,取出直接输出即可。

这个时候宏任务队列与微任务队列中都没有任务了,所以代码就不会再输出其他东西了。那么例子的输出结果就显而易见:

script start
promise1
script end
then1
timeout1
timeout2

总结

在回头看本文最初的题目:

new Promise(resolve => {
    resolve(1);
    
    Promise.resolve().then(() => {
        // t2
        console.log(2)
    });
    console.log(4)
}).then(t => {
    // t1
    console.log(t)
});
console.log(3);

这段代码的流程大致如下:

  1. script 任务先运行。首先遇到 Promise 实例,构造函数首先执行,所以首先输出了 4。此时 microtask 的任务有 t2 和 t1
  2. script 任务继续运行,输出 3。至此,第一个宏任务执行完成。
  3. 执行所有的微任务,先后取出 t2 和 t1,分别输出 2 和 1
  4. 代码执行完毕

综上,上述代码的输出是:4321

为什么 t2 会先执行呢?理由如下:

实践中要确保 onFulfilled 和 onRejected 方法异步执行,且应该在 then 方法被调用的那一轮事件循环之后的新执行栈中执行

  • Promise.resolve 方法允许调用时不带参数,直接返回一个resolved 状态的 Promise 对象。立即 resolved 的 Promise 对象,是在本轮“事件循环”(event loop)的结束时,而不是在下一轮“事件循环”的开始时。
    http://es6.ruanyifeng.com/#docs/promise#Promise-resolve
    所以,t2 比 t1 会先进入 microtask 的 Promise 队列。

这段解释更清晰:

一旦一个pormise有了结果,或者早已有了结果,他就会为它的回调产生一个微任务。如果在微任务执行期间微任务队列加入了新的微任务,会将新的微任务加入队列尾部,之后也会被执行。

当执行resolve(1)的时候,代码还没运行到then(t => {console.log(t)}),这时候是没有回调的,所以这时候还是没有添加任何微任务的。

接下来执行Promise.resolve().then(t => {console.log(2)}),为已有结果的内层Promise添加一个微任务,然后外层Promise执行.then(t => {console.log(t)}),这时候外层Promise是属于早已有了结果,所以为这个回调添加一个微任务。

输出2的微任务在输出1的微任务前面,所以是先输出 2 再输出 1

看看你掌握了没

再来一个题目,来做个练习:

console.log('script start');
setTimeout(function() {
  console.log('timeout1');
}, 10);
new Promise(resolve => {
    console.log('promise1');
    resolve();
    setTimeout(() => console.log('timeout2'), 10);
}).then(function() {
    console.log('then1')
})
console.log('script end');

这个题目就稍微有点复杂了,我们再分析下:

首先,事件循环从宏任务(macrotask)队列开始,最初始,宏任务队列中,只有一个script(整体代码)任务;当遇到任务源(task source)时,则会先分发任务到对应的任务队列中去。所以,就和上面例子类似,首先遇到了console.log,输出script start;
接着往下走,遇到setTimeout任务源,将其分发到任务队列中去,记为timeout1;
接着遇到promise,new promise中的代码立即执行,输出promise1,然后执行resolve,遇到setTimeout,将其分发到任务队列中去,记为timemout2,将其then分发到微任务队列中去,记为then1;
接着遇到console.log代码,直接输出script end
接着检查微任务队列,发现有个then1微任务,执行,输出then1
再检查微任务队列,发现已经清空,则开始检查宏任务队列,执行timeout1,输出timeout1;
接着执行timeout2,输出timeout2
至此,所有的都队列都已清空,执行完毕。其输出的顺序依次是:script start, promise1, script end, then1, timeout1, timeout2

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 205,033评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,725评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,473评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,846评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,848评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,691评论 1 282
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,053评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,700评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 42,856评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,676评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,787评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,430评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,034评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,990评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,218评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,174评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,526评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容

  • 弄懂js异步 讲异步之前,我们必须掌握一个基础知识-event-loop。 我们知道JavaScript的一大特点...
    DCbryant阅读 2,695评论 0 5
  • 什么是事件循环(Event Loop) 事件循环能让 Node.js 执行非阻塞 I/O 操作,尽管JavaScr...
    假面猿阅读 777评论 0 0
  • JS中比较让人头疼的问题之一要算异步事件了,比如我们经常要等后台返回数据后进行dom操作,又比如我们要设置一个定时...
    si_月阅读 1,007评论 0 0
  • 欢迎光临我的博客拓跋的前端客栈,如果您发现我文章中存在错误,请尽情向我吐槽,大家一起学习一起进步φ(>ω<*) 1...
    zhleven阅读 5,445评论 5 12
  • 白玉石栏恢庙宇,梵音始觉灵台 真如是?强垒仙崃 朱门隔世闭,都以数春开 柳毅旧山桥任在,失人故道情怀 晚春幕,雨意...
    孙若兰阅读 262评论 3 6