JS事件循環機制(event loop)之宏任務/微任務
synchronous:同步任務
asynchronous:異步任務
task queue/callback queue:任務隊列
execution context stack:執行棧
heap:堆
satck:棧
macro-task:宏任務
micro-task:微任務
首先我們要知道兩點
- JavaScript是單線程的語言
- Event Loop是javascript的執行機制
javascript事件循環
js是單線程,就像學生排隊上廁所,學生需要排隊一個一個上廁所,同理js任務也要一個一個順序執行。如果一個任務耗時過長,那么后一個任務也必須等着。那么問題來了,假如我們想瀏覽新聞,但是新聞包含的超清圖片加載很慢,難道我們的網頁要一直卡着直到圖片完全顯示出來?因此聰明的程序員將任務分為兩類: - 同步任務
- 異步任務
從圖片可知,一個方法執行會向執行棧中加入這個方法的執行環境,在這個執行環境中還可以調用其它方法,甚至是自己,其結果不過是執行棧中再添加一個執行環境。這個過程可以是無限進行下去,除非發生了棧溢出,即超過了所有使用內存的最大值。
當我們打開網站時,網頁的渲染過程就是一大堆同步任務,比如頁面骨架和頁面元素的渲染。而像加載圖片音樂之類占用資源大耗時久的任務,就是異步任務。關於這部分有嚴格的文字定義,但本文的目的是用最小的學習成本徹底弄懂執行機制
先看一段代碼
為什么打印順序是以上情況? - 如下圖(此圖從網站下載)
解讀: - 同步和異步任務分別進入不同的執行“場所”,同步的進入主線程,異步的進入Event Table並注冊函數
- 當指定的事情完成時,Event Table會將這個函數移入Event Queue.
- 主線程內的任務執行完畢為空,會去Event Queue讀取對應的函數,進入主線程執行。
- 上述過程會不斷重復,也就是常說的Event Loop(事件循環)。
如何知道主線程執行棧為空呢?js引擎存在monitoring process進程,會持續不斷的檢查主線程執行棧是否為空,一旦為空,就會去Event Queue那里檢查是否有等待被調用的函數。
上面是一段簡易的ajax請求代碼: - ajax進入Event Table,注冊回調函數success。
- 執行console.log('代碼執行結束')。
- ajax事件完成,回調函數success進入Event Queue.
- 主線程從Event Queue讀取回調函數success並執行。
微任務(Microtasks)、宏任務(task)?
微任務和宏任務皆為異步任務,它們都屬於一個隊列,主要區別於她們的執行順序,Event Loop的走向和取值。那么她們之間到底有什么區別呢?
js異步有一個機制,就是遇到宏任務,先執行宏任務,將宏任務放入eventqueue,然后在執行微任務,將微任務放入eventqueue,注意這兩個queue不是一個queue.當你往外拿的時候先從微任務里拿這個回調函數,然后再從宏任務的queue上拿宏任務的回調函數。 - 宏任務一般是:包括整體代碼script,setTimeout,setInterval,setImmedidate.
- 微任務:原生Promise(有些實現的Promise將then方法放到宏任務中),process.nextTick,Object.observe(已廢棄),MutationObserver記住就行了。
setTimeout
對於setTimeout,大家對他的第一印象就是異步可以延時執行,我們經常這么實現延時3秒執行:
setTime(()=>{
console.log('延時3s')
},3000)
漸漸的setTimeout用的地方多了,問題也出現了,有時候明明寫的延時3s,實際上卻5,6秒才執行,函數,這又咋回事?
setTimeout(()=>{
task();
},3000)
console.log('執行console');
根據前面我們的結論,setTimeout是異步的,應該先執行console.log這個同步任務,所以我們的結論是:
//執行console
//task()
去驗證一下結果正確!然后我們修改一下前面的代碼:
setTimeout(()=>{
task()
},3000)
sleep(100000000)
乍一看其實差不多嘛,但我們把這段代碼在chrome執行一下,卻發現控制台執行task()需要的時間遠遠超過3秒,說好的延時三秒,為啥現在需要這么長時間啊? 這時候我們需要重新理解setTimeout的定義。我們先說上述代碼是怎么執行的: - task()進入Event Table並注冊,計時開始。
- 執行sleep函數,很慢,非常慢,計時仍在繼續。
- 3s到了,計時事件timeout完成,task()進入Event Queue,但是sleep也太慢了,還沒執行完,只好等着。
- sleep終於執行完了,task()終於從Event Queue進入了主線程執行。
上述的流程走完,我們知道setTimeout這個函數,是經過指定事件后,把要執行的任務(本例中為task())加入到Event Queue中,又因為是單線程任務要一個一個執行,如果前面的任務需要的事件太久,那么只能等着,導致真正的延遲事件遠遠大於3s.
我們還經常遇到setTimeout(fn,0)這樣的代碼,0秒后執行又是上面意思呢?setTimeout(fn,0)的含義是,指定某個在主線程最早可得的空閑時間執行,意思是不用再等待多少秒了,只要主線程執行棧內的同步任務全部執行完成,棧為空就馬上執行。
舉例說明:
關於setTimeout要補充的是,即便主線程為空,0毫秒實際上也是達不到。根據HTML的標准,最低是4毫秒。有興趣的同學可以去MDN自行了解。
setInterval
上面說完了setTimeout,當然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。她兩差不多,只不過后者是循環的執行。對於執行順序來說,setInterval會每隔指定的時間將注冊的函數置入Event Queue,如果前面的任務耗時太久,那么同樣需要等待。
唯一需要注意的一點是,對於setInterval(fn,ms)來說,我們已經知道不是每個ms秒會執行一次fn,而是每過ms秒,會有fn進入Event Queue。一旦setInterval的回調函數fn執行時間超過了延遲時間ms,那么就完全看不出來有時間間隔了。
Promise與process.nextTick(callback)
- Promise的定義和功能本文不在贅述,可以學習一下es6入門
- 而process.nextTick(callback)類似node.js版的“setTimeout",在事件循環的下一次循環中調用callback回調函數。
不同類型的任務會進入對應的Event Queue,比如setTimeout和setInterval會進入相同的Event Queue
看例子:
最后輸出結果是Promise1,Promise2,setTimeout1
Promise參數中,Promise1是同步執行的,其次是因為Promise是mirotasks,會在同步任務完成后去清空microtasks queues,最后清空完微任務再去宏任務隊列取值。
這回是嵌套,最后的輸出結果為Promise1,setTimeout1,Promise2,setTimeout2
- 一開始執行棧的同步任務執行完畢,會去microtasks queues找 清空 microtasks queues,輸出Promise1,同時會生成一個異步任務setTimeout1
- 去宏任務隊列查看此時隊列是setTimeout1在setTimeout2之前,因為setTimeout1執行棧一開始的時候就開始異步執行,所以輸出setTimeout1
- 在執行setTimeout1時會生成Promise2的一個microtasks,放入microtasks queues中,接着又是一個循環,去清空microtasks queues,輸出Promise2
- 清空完 microtasks queues,就又去宏任務隊列取一個,這回取的是setTimeout2
最后我們來分析一段比較復雜的代碼,判斷是否真的掌握了js執行機制:
第一輪事件循環流程分析: - 整體script作為第一個宏任務進入主線程,遇到console.log,輸出1.
- 遇到setTimeout,其回調函數被分發到宏任務Event Queue。我們暫且記為settimeout1.
- 遇到process.nextTick(),其回調函數被分發到微任務Event Queue。我們記為process1.
- 遇到Promise,new Promise直接執行,輸出7.then被分發到微任務Event Queue中。我們記為then1.
- 又遇到setTimeout,其回調函數被分發到宏任務Event Queue中,我們記為SetTimeout2.
- 上表是第一輪事件循環宏任務結束時各Event Queue的情況,此時已經輸出了1和7.
我們發現了process1和then1兩個微任務。 - 執行process1,輸出6.
- 執行then1,輸出8.
好了,第一輪事件循環正式結束,這一輪的結果是輸出1,7,6,8.那么第二輪事件循環從setTimeout1宏任務開始: - 首先輸出2.接下來遇到了process.nectTick(),同樣將其分發到微任務Event Queue中,記為process2.
- new Promise立即執行輸出4,then也分發到微任務Event Queue中,記為then2
- 第三輪事件循環宏任務執行結束,執行兩個微任務process3和then3.
- 輸出10.
- 輸出12.
- 第三輪事件循環結束,第三輪輸出9,11,10,12.
- 整段代碼,共進行了三次事件循環,完整的輸出為1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12.
(請注意,node環境下的事件監聽依賴libuv與前端環境不完全相同,輸出順序可能會有誤差)
參考大佬文章:https://juejin.im/post/59e85eebf265da430d571f89
后期補充:因為不想寫第二篇了,直接填個圖在這