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周维 | Jim

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Javascript运行机制之Event Loop

Js运行机制之Event Loop,彻底搞懂Javascript的任务执行机制,学习同步和异步任务,学习到宏任务于微任务的执行区别,了解Js执行栈的作用

在写这篇文章之前看过很多写的很好的关于Event Loop的文章,但是总是似懂非懂,经常过一段时间就忘记,所以决定写一篇相关的文章帮助记忆,同时也帮助大家弄清楚什么是Event Loop

这篇文章我们从实际代码分析中来学习Event Loop

四个概念

在学习Event Loop前,首先需要了解的几个概念

1、Javascript是单线程

单线程意味着我们的js代码只能从上往下同步执行,同一时间只能执行一个任务,这会导致某些执行时间较长或者执行时间不确定的任务会卡住其它任务的正常执行,Event Loop出现的原因正是为了解决此问题。

2、任务队列

为了解决上述的排队问题,有了任务队列,浏览器在异步任务有了结果后,将其添加到任务队列,以待将来执行,其他任务就在主线程上同步执行。

这里要注意的是,向任务队列中添加任务的时机是异步任务有结果后。其实任务队列中存在的就是异步任务的回调函数。

3、同步任务、异步任务

Js程序中的同步任务是指在主线程中执行的任务,异步任务是指进入任务队列中的任务

4、Javascript执行栈

所有的同步任务都在主线程上执行,行成一个执行栈。当主线程上任务执行完毕后,从任务队列中取出任务执行。

var name = "zhouwei"; setTimeout(() => { console.log(1); }, 1000); console.log(name);

上面代码在浏览器中执行如下,我们将程序全局执行环境的代码理解为包裹在一个main函数中的代码,这段代码的执行栈变化如下图:
image.png

  1. 开始执行代码,将main任务(全局代码入栈执行),当遇到异步任务(setTimeout后)。
  2. 浏览器接管异步任务,并在1s后将异步任务的结果(回调函数)添加到任务队列。
  3. 执行栈中的同步任务执行完毕,此时任务队列为空(未到1s),执行栈也为空
  4. 异步任务有结果后,首先进入任务队列排队(因为可能有很多异步任务)。
  5. 执行栈从任务队列中取出任务开始同步执行。
  6. 重复执行第5步。

Event Loop

Js执行栈不断的从任务队列中读取任务并执行的过程就是Event Loop

我们知道任务队列中存放的是异步任务的结果,那么异步任务都有哪些了?

1、事件

Javascript中的事件有很多,都是属于异步任务。由浏览器接管,当事件触发时,将事件的回调加入的任务队列中,在Js执行栈中没有任务时执行。

2、Http请求
3、定时器
4、requestAnimationFrame等

宏任务(macrotask)和微任务(microtask)

在了解了任务队列和Event Loop后,我们知道了Js执行栈从任务队列中读取任务执行,但这个具体工程我们任务不清楚,这里引出了宏任务微任务的的概念,帮助我们理解Event Loop。

进入任务队列中的异步任务回调分为了宏任务微任务Js执行栈执行宏任务微任务的规则如下图所示。
image.png

Js执行栈首先执行一个宏任务(全局代码) -> 从任务队列中读取所有微任务执行 -> UI rendering(浏览器渲染界面) -> 从任务队列读取一个宏任务 -> 所有微任务 -> UI rendering -> …

在每一轮的Event Loop结束后(1个宏任务 + 所有微任务),浏览器开始渲染界面(如果有需要渲染的UI,否则不执行UI rendering),在UI rendering结束后,开始下一轮Event Loop。

哪些是宏任务?

  • setTimeout
  • setInterval
  • setImmediate (Node)
  • requestAnimationFrame (浏览器)
  • I/O (事件回调)
  • UI rendering (浏览器渲染)

哪些是微任务

  • Promise
  • process.nextTick (Node)
  • MutationObserver (现代浏览器提供的用来检测 DOM 变化的网页接口)

setTimeout延时问题

一般来说在代码中setTimeout中回调的执行时间都是大于设置的时间。 这是因为在setTimeout指定时间到达后,虽然回调函数被添加到了任务队列,但是此时Js执行栈中可能有正在执行的任务,此回调需要等待Js执行栈的任务执行完毕后才有机会执行,这就是setTimeout延时问题

实战

练习下下方代码输出结果吧:

console.log(1); setTimeout(() => { console.log(2); Promise.resolve().then(() => { console.log(3) }); }); new Promise(resolve => { console.log(4); setTimeout(() => { console.log(5); }); resolve(6) }).then(data => { console.log(data); }) setTimeout(() => { console.log(7); }) console.log(8);

用上方的我们说过的js执行机制来分析这道题:

1: 执行全局任务中的同步代码输出:

1
4
8

这里需要注意的是Promise接受的handle函数是同步任务,而then方法是异步任务,所以会直接输出4。

2: 这时的任务队列中有三个setTimeout的宏任务,和一个Promise的微任务

// 此时的宏任务是 setTimeout(() => { console.log(2); Promise.resolve().then(() => { console.log(3) }); }); setTimeout(() => { console.log(5); }); setTimeout(() => { console.log(7); }) // 此时微任务是 then(data => { console.log(data); })

执行一个微任务, 输出:6

3: 接着执行第一个宏任务

setTimeout(() => { console.log(2); Promise.resolve().then(() => { console.log(3) }); });

输出:2

在此宏任务中,向任务 队列添加了一个微任务。此时任务队列有了新的微任务。

4:执行一个微任务,输出:3

then(() => { console.log(3) });

5: 继续按照规则执行任务, 输出: 57

整体输出情况是:

1、4、8、6、2、3、5、7

你的答案是不是这样呢?

总结

  • javascritp的任务分为同步任务和异步任务
  • 同步任务在主线程(Js执行栈)中执行,异步任务被其他线程接管,并在异步任务有结果后,将其回调添加到任务队列。
  • 任务队列中的任务分为了宏任务和微任务。Js执行栈总是先执行一个宏任务,再执行完所有微任务…

看到这里不妨先休息下, 自己捋一捋,相信收获更大,休息完了后别忘了继续学习下一篇, node中的Event Loop, 看看node的Event Loop和浏览器端的有何不同吧。