大话javascript 4期：事件循环（2）

李昌杰发布于2019-08-23 16:27 / 1771人阅读

摘要：只要指定过回调函数，这些事件发生时就会进入任务队列，等待主线程读取。三主线程从任务队列中读取事件，这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为事件循环。

一、任务队列 同步任务与异步任务的由来

单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。

如果排队是因为计算量大，CPU忙不过来，倒也算了，但是很多时候CPU是闲着的，因为IO设备（输入输出设备）很慢（比如Ajax操作从网络读取数据），不得不等着结果出来，再往下执行。

JavaScript语言的设计者意识到，这时主线程完全可以不管IO设备，挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果，再回过头，把挂起的任务继续执行下去。

于是，所有任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。

同步任务与异步任务的定义

同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；

异步任务指的是，不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。

异步执行的运行机制

具体来说，异步执行的运行机制如下。（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。）

（1）所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。

（2）主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。

（3）一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。

（4）主线程不断重复上面的第三步。

只要主线程空了，就会去读取"任务队列"，这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。

举个例子：

console.log("1");
setTimeout(()=>{
    console.log("2");
},0);
console.log("3");
// 1
// 3
// 2

运行结果是：1、3、2
setTimeout里的函数并没有立即执行，而是延迟一段时间，符合特定的条件才开始执行，这就是异步执行操作。

console.log("1")  //是同步任务，放入主线程，
setTimeout()      //是异步任务，被放入事件列表Event table中,0秒后被推入任务队列task queue里，
console.log("3")  //是同步任务，放入主线程
//当1、3任务先执行完后，主线程去task queue（事件队列）里查看是否有可执行的函数，执行setTimeout里的函数。

二、事件和回调函数

"任务队列"是一个事件的队列（也可以理解成消息的队列），IO设备完成一项任务，就在"任务队列"中添加一个事件，表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列"，就是读取里面有哪些事件。

"任务队列"中的事件，除了IO设备的事件以外，还包括一些用户产生的事件（比如鼠标点击、页面滚动等等）。只要指定过回调函数，这些事件发生时就会进入"任务队列"，等待主线程读取。

所谓"回调函数"（callback），就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数，当主线程开始执行异步任务，就是执行对应的回调函数。

"任务队列"是一个先进先出的数据结构，排在前面的事件，优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的，只要执行栈一清空，"任务队列"上第一位的事件就自动进入主线程。但是，由于存在后文提到的"定时器"功能，主线程首先要检查一下执行时间，某些事件只有到了规定的时间，才能返回主线程。

三、Event Loop

主线程从"任务队列"中读取事件，这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）。

主线程运行的时候，产生堆（heap）和栈（stack），
heap（堆）：是用户主动请求而划分出来的内存区域，比如你new Object()，就是将一个对象存入堆中，可以理解为heap存对象。
stack（栈）：是由于函数运行而临时占用的内存区域，函数都存放在栈里。

栈中的代码调用各种外部API，它们在"任务队列"中加入各种事件（click，load，done）。
（当满足触发条件后才加入队列，如ajax请求完毕）

而当栈中的代码执行完毕，主线程就会去读取"任务队列"，依次执行那些事件所对应的回调函数。如此循环

【注意，总是要等待栈中的代码执行完毕后才会去读取事件队列中的事件】

四、宏任务和微任务

JS中分为两种任务类型：宏任务macro task和微任务micro task，
在ECMAScript中，micro task称为jobs，macro task可称为task

宏任务与微任务的定义

1）宏任务（macro task），可以理解为每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）
每一个task会从头到尾将这个任务执行完毕，不会执行其它

浏览器为了能够使得JS内部task与DOM任务能够有序的执行，会在一个task执行结束后，在下一个 task 执行开始前，对页面进行重新渲染
（task->渲染->task->...）

2）微任务（micro task），可以理解为在当前 task 执行结束后立即执行的任务
也就是说，在当前task任务后，下一个task之前，在渲染之前

所以它的响应速度相比setTimeout（setTimeout是task）会更快，因为无需等渲染
也就是说，在某一个macro task执行完后，就会将在它执行期间产生的所有micro task都执行完毕（在渲染前）

常见的宏任务和微任务：

1）宏任务（macro task）：
主代码块，setTimeout，setInterval,I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate（node.js 环境）等（可以看到，事件队列中的每一个事件都是一个宏任务）

2）微任务（micro task）：
Promise.then、MutaionObserver、MessageChannel、process.nextTick（node.js 环境）等

__补充：在node环境下，process.nextTick的优先级高于Promise，也就是可以简单理解为：在宏任务结束后会先执行微任务队列中的nextTickQueue部分，然后才会执行微任务中的Promise部分。

再根据线程来理解下：
宏任务（macro task）中的事件都是放在一个事件队列中的，而这个队列由事件触发线程维护
微任务（micro task）中的所有微任务都是添加到微任务队列（Job Queues）中，等待当前宏任务执行完毕后执行，而这个队列由JS引擎线程维护

所以，总结下运行机制：

执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）

执行过程中如果遇到微任务，就将它添加到微任务的任务队列中

宏任务执行完毕后，立即执行当前微任务队列中的所有微任务（依次执行）

当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，然后GUI线程接管渲染

渲染完毕后，JS线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）

举个例子：

setTimeout(()=>{
console.log("定时器开始执行");
})
 
new Promise(function(resolve){
    console.log("准备执行for循环了");
    for(var i=0;i<100;i++){
        i==22&&resolve();
    }
}).then(()=>console.log("执行then函数"))；
 
console.log("代码执行完毕");


//首先执行script下的宏任务,遇到setTimeout,将其放到宏任务的【队列】里

//遇到 new Promise直接执行,打印"准备执行for循环" 

//遇到then方法,是微任务,将其放到微任务的【队列里】
 
//打印 "代码执行完毕" 

//本轮宏任务执行完毕,查看本轮的微任务,发现有一个then方法里的函数, 打印"执行then函数" 

//到此,本轮的event loop 全部完成。 

//下一轮的循环里,先执行一个宏任务,发现宏任务的【队列】里有一个 setTimeout里的函数,执行打印"定时器开始执行"

所以最后的执行顺序就是：【准备执行for循环-->代码执行完毕-->执行then函数-->定时器开始执行】

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