我們知道 js 是單線程執行的,那么異步的代碼 js 是怎么處理的呢?例如下面的代碼是如何進行輸出的:
console.log(1);
setTimeout(function() {
console.log(2);
}, 0);
new Promise(function(resolve) {
console.log(3);
resolve(Date.now());
}).then(function() {
console.log(4);
});
console.log(5);
setTimeout(function() {
new Promise(function(resolve) {
console.log(6);
resolve(Date.now());
}).then(function() {
console.log(7);
});
}, 0);
在不運行的情況可以先猜測下最終的輸出,然后展開我們要說的內容。
1. 宏任務與微任務
依據我們多年編寫 ajax 的經驗:js 應該是按照語句先后順序執行,在出現異步時,則發起異步請求后,接着往下執行,待異步結果返回后再接着執行。但他內部是怎樣管理這些執行任務的呢?
在 js 中,任務分為宏任務(macrotask)和微任務(microtask),這兩個任務分別維護一個隊列,均采用先進先出的策略進行執行!同步執行的任務都在宏任務上執行。
宏任務主要有:script(整體代碼)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 環境)。
微任務主要有:Promise.then、 MutationObserver、 process.nextTick(Node.js 環境)。
具體的操作步驟如下:
- 從宏任務的頭部取出一個任務執行;
- 執行過程中若遇到微任務則將其添加到微任務的隊列中;
- 宏任務執行完畢后,微任務的隊列中是否存在任務,若存在,則挨個兒出去執行,直到執行完畢;
- GUI 渲染;
- 回到步驟 1,直到宏任務執行完畢;
這 4 步構成了一個事件的循環檢測機制,即我們所稱的eventloop
。
回到我們上面說的代碼:
console.log(1);
setTimeout(function() {
console.log(2);
}, 0);
new Promise(function(resolve) {
console.log(3);
resolve(Date.now());
}).then(function() {
console.log(4);
});
console.log(5);
setTimeout(function() {
new Promise(function(resolve) {
console.log(6);
resolve(Date.now());
}).then(function() {
console.log(7);
});
}, 0);
執行步驟如下:
- 執行 log(1),輸出 1;
- 遇到 setTimeout,將回調的代碼 log(2)添加到宏任務中等待執行;
- 執行 console.log(3),將 then 中的 log(4)添加到微任務中;
- 執行 log(5),輸出 5;
- 遇到 setTimeout,將回調的代碼 log(6, 7)添加到宏任務中;
- 宏任務的一個任務執行完畢,查看微任務隊列中是否存在任務,存在一個微任務 log(4)(在步驟 3 中添加的),執行輸出 4;
- 取出下一個宏任務 log(2)執行,輸出 2;
- 宏任務的一個任務執行完畢,查看微任務隊列中是否存在任務,不存在;
- 取出下一個宏任務執行,執行 log(6),將 then 中的 log(7)添加到微任務中;
- 宏任務執行完畢,存在一個微任務 log(7)(在步驟 9 中添加的),執行輸出 7;
因此,最終的輸出順序為:1, 3, 5, 4, 2, 6, 7;
我們在Promise.then實現一個稍微耗時的操作,這個步驟看起來會更加地明顯:
console.log(1);
var start = Date.now();
setTimeout(function() {
console.log(2);
}, 0);
setTimeout(function() {
console.log(4, Date.now() - start);
}, 400);
Promise.resolve().then(function() {
var sum = function(a, b) {
return Number(a) + Number(b);
}
var res = [];
for(var i=0; i<5000000; i++) {
var a = Math.floor(Math.random()*100);
var b = Math.floor(Math.random()*200);
res.push(sum(a, b));
}
res = res.sort();
console.log(3);
})
Promise.then中,先生成一個500萬隨機數的數組,然后對這個數組進行排序。運行這段代碼可以發現:馬上會輸出1,稍等一會兒才會輸出3,然后再輸出2。不論等待多長時間輸出3,2一定會在3的后面輸出。這也就印證了eventloop中的第3步操作,必須等所有的微任務執行完畢后,才開始下一個宏任務。
同時,這段代碼的輸出很有意思:
setTimeout(function() {
console.log(4, Date.now() - start); // 4, 1380 電腦狀態的不同,輸出的時間差也不一樣
}, 400);
本來要設定的是400ms后輸出,但因為之前的任務耗時嚴重,導致之后的任務只能延遲往后排。也能說明,setTimeout和setInterval這種操作的延時是不准確的,這兩個方法只能大概將任務400ms之后的宏任務中,但具體的執行時間,還是要看線程是否空閑。若前一個任務中有耗時的操作,或者有無限的微任務加入進來時,則會阻塞下一個任務的執行。
2. async-await
從上面的代碼中也能看到 Promise.then 中的代碼是屬於微服務,那么 async-await 的代碼怎么執行呢?比如下面的代碼:
function A() {
return Promise.resolve(Date.now());
}
async function B() {
console.log(Math.random());
let now = await A();
console.log(now);
}
console.log(1);
B();
console.log(2);
其實,async-await 只是 Promise+generator 的一種語法糖而已。上面的代碼我們改寫為這樣,可以更加清晰一點:
function B() {
console.log(Math.random());
A().then(function(now) {
console.log(now);
})
}
console.log(1);
B();
console.log(2);
這樣我們就能明白輸出的先后順序了: 1, 0.4793526730678652(隨機數), 2, 1557830834679(時間戳);
3. requestAnimationFrame
requestAnimationFrame也屬於執行是異步執行的方法,但我任務該方法既不屬於宏任務,也不屬於微任務。按照MDN中的定義:
window.requestAnimationFrame()
告訴瀏覽器——你希望執行一個動畫,並且要求瀏覽器在下次重繪之前調用指定的回調函數更新動畫。該方法需要傳入一個回調函數作為參數,該回調函數會在瀏覽器下一次重繪之前執行
requestAnimationFrame是GUI渲染之前執行,但在微服務之后,不過requestAnimationFrame不一定會在當前幀必須執行,由瀏覽器根據當前的策略自行決定在哪一幀執行。
4. 總結
我們要記住最重要的兩點:js是單線程和eventloop的循環機制。
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