前言
Event Loop即事件循环,是指浏览器或Node的一种解决javaScript单线程运行时不会阻塞的一种机制,也就是我们经常使用异步的原理。
为啥要弄懂Event Loop
是要增加自己技术的深度,也就是懂得JavaScript的运行机制。
现在在前端领域各种技术层出不穷,掌握底层原理,可以让自己以不变,应万变。
应对各大互联网公司的面试,懂其原理,题目任其发挥。
堆,栈、队列
堆(Heap)
堆是一种数据结构,是利用完全二叉树维护的一组数据,堆分为两种,一种为最大堆,一种为最小堆,将根节点最大的堆叫做最大堆或大根堆,根节点最小的堆叫做最小堆或小根堆。
堆是线性数据结构,相当于一维数组,有唯一后继。
如最大堆
栈(Stack)(后进先出)
栈在计算机科学中是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。 栈是一种数据结构,它按照后进先出的原则存储数据,先进入的数据被压入栈底,最后的数据在栈顶,需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。
栈是只能在某一端插入和删除的特殊线性表。
队列(Queue)(先进先出)
特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。
进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。 队列中没有元素时,称为空队列。
队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队,从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入,在另一端删除,所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除,故队列又称为先进先出(FIFO—first in first out)
Event Loop
在JavaScript中,任务被分为两种,一种宏任务(MacroTask)也叫Task,一种叫微任务(MicroTask)。
MacroTask(宏任务)
script全部代码、setTimeout、setInterval、setImmediate(浏览器暂时不支持,只有IE10支持,具体可见MDN)、I/O、UI Rendering。
MicroTask(微任务)
Process.nextTick(Node独有)、Promise、Object.observe(废弃)、MutationObserver(具体使用方式查看这里)
浏览器中的Event Loop
Javascript 有一个 main thread 主线程和 call-stack 调用栈(执行栈),所有的任务都会被放到调用栈等待主线程执行。
JS调用栈
JS调用栈采用的是后进先出的规则,当函数执行的时候,会被添加到栈的顶部,当执行栈执行完成后,就会从栈顶移出,直到栈内被清空。
同步任务和异步任务
Javascript单线程任务被分为同步任务和异步任务,同步任务会在调用栈中按照顺序等待主线程依次执行,异步任务会在异步任务有了结果后,将注册的回调函数放入任务队列中等待主线程空闲的时候(调用栈被清空),被读取到栈内等待主线程的执行。
任务队列Task Queue,即队列,是一种先进先出的一种数据结构。
事件循环的进程模型
选择当前要执行的任务队列,选择任务队列中最先进入的任务,如果任务队列为空即null,则执行跳转到微任务(MicroTask)的执行步骤。
将事件循环中的任务设置为已选择任务。
执行任务。
将事件循环中当前运行任务设置为null。
将已经运行完成的任务从任务队列中删除。
microtasks步骤:进入microtask检查点。
更新界面渲染。
返回第一步。
执行进入microtask检查点时,用户代理会执行以下步骤:
设置microtask检查点标志为true。
当事件循环microtask执行不为空时:选择一个最先进入的microtask队列的microtask,将事件循环的microtask设置为已选择的microtask,运行microtask,将已经执行完成的microtask为null,移出microtask中的microtask。
清理IndexDB事务
设置进入microtask检查点的标志为false。
执行栈在执行完同步任务后,查看执行栈是否为空,如果执行栈为空,就会去检查微任务(microTask)队列是否为空,如果为空的话,就执行Task(宏任务),否则就一次性执行完所有微任务。
每次单个宏任务执行完毕后,检查微任务(microTask)队列是否为空,如果不为空的话,会按照先入先出的规则全部执行完微任务(microTask)后,设置微任务(microTask)队列为null,然后再执行宏任务,如此循环。
举个例子
console.log('script start');
setTimeout(function() {
console.log('setTimeout');
}, 0);
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise1');
}).then(function() {
console.log('promise2');
});
console.log('script end');
首先我们划分几个分类:
第一次执行:
Tasks:run script、 setTimeout callback
Microtasks:Promise then
JS stack: script
Log: script start、script end。
执行同步代码,将宏任务(Tasks)和微任务(Microtasks)划分到各自队列中。
第二次执行:
Tasks:run script、 setTimeout callback
Microtasks:Promise2 then
JS stack: Promise2 callback
Log: script start、script end、promise1、promise2
执行同步代码后,检测到微任务(Microtasks)队列中不为空,执行Promise1,执行完成Promise1后,调用Promise2.then,放入微任务(Microtasks)队列中,再执行Promise2.then。
第三次执行:
Tasks:setTimeout callback
Microtasks:
JS stack:
Log: script start、script end、promise1、promise2、setTimeout
当微任务(Microtasks)队列中为空时,执行宏任务(Tasks),执行setTimeout callback,打印日志。
第四次执行:
Tasks:setTimeout callback
Microtasks:
JS stack:
Log: script start、script end、promise1、promise2、setTimeout
清空Tasks队列和JS stack。
以上执行帧动画可以查看Tasks, microtasks, queues and schedules
再举个例子
console.log('script start')
async function async1() {
await async2()
console.log('async1 end')
}
async function async2() {
console.log('async2 end')
}
async1()
setTimeout(function() {
console.log('setTimeout')
}, 0)
new Promise(resolve => {
console.log('Promise')
resolve()
})
.then(function() {
console.log('promise1')
})
.then(function() {
console.log('promise2')
})
console.log('script end')
这里需要先理解async/await。
async/await在底层转换成了promise和then回调函数。
也就是说,这是promise的语法糖。
每次我们使用await, 解释器都创建一个promise对象,然后把剩下的async函数中的操作放到then回调函数中。
async/await的实现,离不开Promise。从字面意思来理解,async是“异步”的简写,而await是async wait的简写可以认为是等待异步方法执行完成。