詳解JavaScript事件循環(huán)機制
眾所周知,JavaScript 是一門單線程語言,雖然在 html5 中提出了 Web-Worker ,但這并未改變 JavaScript 是單線程這一核心??煽碒TML規(guī)范中的這段話:
To coordinate events, user interaction, scripts, rendering, networking, and so forth, user agents must use event loops as described in this section. There are two kinds of event loops: those for browsing contexts, and those for workers.
為了協(xié)調(diào)事件、用戶交互、腳本、UI 渲染和網(wǎng)絡(luò)處理等行為,用戶引擎必須使用 event loops。Event Loop 包含兩類:一類是基于 Browsing Context ,一種是基于 Worker ,二者是獨立運行的。 下面本文用一個例子,著重講解下基于 Browsing Context 的事件循環(huán)機制。
來看下面這段 JavaScript 代碼:
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');
先猜測一下這段代碼的輸出順序是什么,再去瀏覽器控制臺輸入一下,看看實際輸出的順序和你猜測出的順序是否一致,如果一致,那就說明,你對 JavaScript 的事件循環(huán)機制還是有一定了解的,繼續(xù)往下看可以鞏固下你的知識;而如果實際輸出的順序和你的猜測不一致,那么本文下面的部分會為你答疑解惑。
任務(wù)隊列
所有的任務(wù)可以分為同步任務(wù)和異步任務(wù),同步任務(wù),顧名思義,就是立即執(zhí)行的任務(wù),同步任務(wù)一般會直接進(jìn)入到主線程中執(zhí)行;而異步任務(wù),就是異步執(zhí)行的任務(wù),比如ajax網(wǎng)絡(luò)請求,setTimeout 定時函數(shù)等都屬于異步任務(wù),異步任務(wù)會通過任務(wù)隊列( Event Queue )的機制來進(jìn)行協(xié)調(diào)。具體的可以用下面的圖來大致說明一下:
同步和異步任務(wù)分別進(jìn)入不同的執(zhí)行環(huán)境,同步的進(jìn)入主線程,即主執(zhí)行棧,異步的進(jìn)入 Event Queue 。主線程內(nèi)的任務(wù)執(zhí)行完畢為空,會去 Event Queue 讀取對應(yīng)的任務(wù),推入主線程執(zhí)行。 上述過程的不斷重復(fù)就是我們說的 Event Loop (事件循環(huán))。
在事件循環(huán)中,每進(jìn)行一次循環(huán)操作稱為tick,通過閱讀規(guī)范可知,每一次 tick 的任務(wù)處理模型是比較復(fù)雜的,其關(guān)鍵的步驟可以總結(jié)如下:
- 在此次 tick 中選擇最先進(jìn)入隊列的任務(wù)( oldest task ),如果有則執(zhí)行(一次)
- 檢查是否存在 Microtasks ,如果存在則不停地執(zhí)行,直至清空Microtask Queue
- 更新 render
主線程重復(fù)執(zhí)行上述步驟
可以用一張圖來說明下流程:
這里相信有人會想問,什么是 microtasks ?規(guī)范中規(guī)定,task分為兩大類, 分別是 Macro Task (宏任務(wù))和 Micro Task(微任務(wù)), 并且每個宏任務(wù)結(jié)束后, 都要清空所有的微任務(wù),這里的 Macro Task也是我們常說的 task ,有些文章并沒有對其做區(qū)分,后面文章中所提及的task皆看做宏任務(wù)( macro task)。
(macro)task 主要包含:script( 整體代碼)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 交互事件、setImmediate(Node.js 環(huán)境)
microtask主要包含:Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 環(huán)境)
setTimeout/Promise 等API便是任務(wù)源,而進(jìn)入任務(wù)隊列的是由他們指定的具體執(zhí)行任務(wù)。來自不同任務(wù)源的任務(wù)會進(jìn)入到不同的任務(wù)隊列。其中 setTimeout 與 setInterval 是同源的。
分析示例代碼
千言萬語,不如就著例子講來的清楚。下面我們可以按照規(guī)范,一步步執(zhí)行解析下上面的例子,先貼一下例子代碼(免得你往上翻)。
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');
整體 script 作為第一個宏任務(wù)進(jìn)入主線程,遇到 console.log,輸出 script start
- 遇到 setTimeout,其回調(diào)函數(shù)被分發(fā)到宏任務(wù) Event Queue 中
- 遇到 Promise,其 then函數(shù)被分到到微任務(wù) Event Queue 中,記為 then1,之后又遇到了 then 函數(shù),將其分到微任務(wù) Event Queue 中,記為 then2
- 遇到 console.log,輸出 script end
至此,Event Queue 中存在三個任務(wù),如下表:
宏任務(wù) | 微任務(wù) |
---|---|
setTimeout | then1 |
- | then2 |
- 執(zhí)行微任務(wù),首先執(zhí)行then1,輸出 promise1, 然后執(zhí)行 then2,輸出 promise2,這樣就清空了所有微任務(wù)
- 執(zhí)行 setTimeout 任務(wù),輸出 setTimeout 至此,輸出的順序是:script start, script end, promise1, promise2, setTimeout
so,你猜對了嗎?
看看你掌握了沒
再來一個題目,來做個練習(xí):
console.log('script start'); setTimeout(function() { console.log('timeout1'); }, 10); new Promise(resolve => { console.log('promise1'); resolve(); setTimeout(() => console.log('timeout2'), 10); }).then(function() { console.log('then1') }) console.log('script end');
這個題目就稍微有點復(fù)雜了,我們再分析下:
首先,事件循環(huán)從宏任務(wù) (macrotask) 隊列開始,最初始,宏任務(wù)隊列中,只有一個 scrip t(整體代碼)任務(wù);當(dāng)遇到任務(wù)源 (task source) 時,則會先分發(fā)任務(wù)到對應(yīng)的任務(wù)隊列中去。所以,就和上面例子類似,首先遇到了console.log,輸出 script start; 接著往下走,遇到 setTimeout 任務(wù)源,將其分發(fā)到任務(wù)隊列中去,記為 timeout1; 接著遇到 promise,new promise 中的代碼立即執(zhí)行,輸出 promise1, 然后執(zhí)行 resolve ,遇到 setTimeout ,將其分發(fā)到任務(wù)隊列中去,記為 timemout2, 將其 then 分發(fā)到微任務(wù)隊列中去,記為 then1; 接著遇到 console.log 代碼,直接輸出 script end 接著檢查微任務(wù)隊列,發(fā)現(xiàn)有個 then1 微任務(wù),執(zhí)行,輸出then1 再檢查微任務(wù)隊列,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)清空,則開始檢查宏任務(wù)隊列,執(zhí)行 timeout1,輸出 timeout1; 接著執(zhí)行 timeout2,輸出 timeout2 至此,所有的都隊列都已清空,執(zhí)行完畢。其輸出的順序依次是:script start, promise1, script end, then1, timeout1, timeout2
用流程圖看更清晰:
總結(jié)
有個小 tip:從規(guī)范來看,microtask 優(yōu)先于 task 執(zhí)行,所以如果有需要優(yōu)先執(zhí)行的邏輯,放入microtask 隊列會比 task 更早的被執(zhí)行。
最后的最后,記住,JavaScript 是一門單線程語言,異步操作都是放到事件循環(huán)隊列里面,等待主執(zhí)行棧來執(zhí)行的,并沒有專門的異步執(zhí)行線程。。
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