Event Loop

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)

是一种数据结构,是利用完全二叉树维护的一组数据,分为两种,一种为最大,一种为最小堆,将根节点最大叫做最大堆大根堆,根节点最小叫做最小堆小根堆

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)

在计算机科学中是限定仅在表尾进行插入删除操作的线性表。 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栈顶,需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据

是只能在某一端插入删除特殊线性表

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

具体查看

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。


参考

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