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JavaScript 事件循环机制 JavaScript 关于事件循环机制的刨析

Ocean!!   2021-11-17 我要评论
想了解JavaScript 关于事件循环机制的刨析的相关内容吗,Ocean!!在本文为您仔细讲解JavaScript 事件循环机制的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:JavaScript,事件循环机制,JavaScript,循环机制,下面大家一起来学习吧。

前言:

这次主要整理一下自己对 Js事件循环机制,同步,异步任务,宏任务,微任务的理解,大概率暂时还有些偏差或者错误。如果有,十分欢迎各位纠正我的错误!

一、事件循环和任务队列产生的原因:

首先,JS是单线程,这样设计也是具有合理性的,试想如果一边进行dom的删除,另一边又进行dom的添加,浏览器该如何处理?

引用:

单线程即任务是串行的,后一个任务需要等待前一个任务的执行,这就可能出现长时间的等待。但由于类似ajax网络请求、setTimeout时间延迟、DOM事件的用户交互等,这些任务并不消耗 CPU,是一种空等,资源浪费,因此出现了异步。通过将任务交给相应的异步模块去处理,主线程的效率大大提升,可以并行的去处理其他的操作。当异步处理完成,主线程空闲时,主线程读取相应的callback,进行后续的操作,最大程度的利用CPU。此时出现了同步执行和异步执行的概念,同步执行是主线程按照顺序,串行执行任务;异步执行就是cpu跳过等待,先处理后续的任务(CPU与网络模块、timer等并行进行任务)。由此产生了任务队列与事件循环,来协调主线程与异步模块之间的工作。“”

二、事件循环机制:

图解:

在这里插入图片描述

首先把JS执行代码操作 分为主线程任务队列,任何一段js代码的执行都可以分为以下几个步骤:

步骤一: 主线程读取JS代码,此时为同步环境,形成相应的堆和执行栈;
步骤二: 当主线程遇到异步操作的时候,将异步操作交给对应的API进行处理;
步骤三: 当异步操作处理完成,推入任务队列中
步骤四: 主线程执行完毕后,查询任务队列,取出一个任务,并推入主线程进行处理
步骤五: 重复步骤二、三、四

其中常见的异步操作有:ajax请求,setTimeout,还有类似onclik事件等

三、任务队列:

同步和异步任务分别进入不同的执行环境,同步的进入主线程,即主执行栈,异步的进入任务队列

首先,顾名思义,既然是一个队列,那么就遵循FIFO原则

如上示意图,任务队列存在多个,它们的执行顺序:

同一任务队列内,按队列顺序被主线程取走;
不同任务队列之间,存在着优先级,优先级高的优先获取(如用户I/O)

3.1 任务队列的类型:

任务队列分为 宏任务(macrotask queue)微任务(microtask queue)

宏任务主要包含:script( 整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 交互事件、setImmediate(Node.js 环境)

微任务主要包含:Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

3.2 两者区别:

微任务microtask queue:

(1) 唯一,整个事件循环当中,仅存在一个;
(2) 执行为同步,同一个事件循环中的microtask会按队列顺序,串行执行完毕;

PS:所以利用microtask queue可以形成一个同步执行的环境

宏任务macrotask queue:

(1) 不唯一,存在一定的优先级(用户I/O部分优先级更高)
(2) 异步执行,同一事件循环中,只执行一个

3.3 更细致的事件循环过程

  •  一、二、三、步同上
  • 主线程查询任务队列,执行microtask queue,将其按序执行,全部执行完毕;
  • 主线程查询任务队列,执行macrotask queue,取队首任务执行,执行完毕;
  • 重复四、五步骤;

先用一个简单的例子加深一下理解:

console.log('1, time = ' + new Date().toString()) // 1.进入主线程,执行同步任务,输出1
setTimeout(macroCallback, 0)// 2. 加入宏任务队列 // 7.开始执行此定时器宏任务,调用macroCallback,输出4
new Promise(function (resolve, reject) {//3.加入微任务队列
  console.log('2, time = ' + new Date().toString())//4.执行此微任务中的同步代码,输出2
  resolve()
  console.log('3, time = ' + new Date().toString())//5.输出3
}).then(microCallback)// 6.执行then微任务,调用microCallback,输出5

//函数定义
function macroCallback() {
  console.log('4, time = ' + new Date().toString())
}

function microCallback() {
  console.log('5, time = ' + new Date().toString())
}

运行结果:

请添加图片描述

四、强大的异步专家 process.nextTick()

第一次看见这东西,有点眼熟啊,想了一下好像之前vue项目中 用过 this.$nextTick(callback) 当时说的是 当页面上元素被重新渲染之后 才会执行回调函数中的代码
,不是很理解,暂时记住吧

请添加图片描述

4.1 process.nextTick()在何时调用?

任何时候在给定的阶段中调用 process.nextTick(),所有传递到 process.nextTick() 的回调将在事件循环继续之前解析

在事件循环中,每进行一次循环操作称为tick,知道了这个之后,对理解这个方法什么时候调用瞬间明白了一些!

再借用别人的例子,加深一下对事件循环的理解吧:

var flag = false // 1. 变量声明

Promise.resolve().then(() => {
  // 2. 将 then 任务分发到本轮循环微任务队列中去
  console.log('then1') // 8. 执行 then 微任务, 打印 then1,flag 此时是 true 了
  flag = true
})
new Promise(resolve => {
  // 3. 执行 Promise 里 同步代码
  console.log('promise')
  resolve()
  setTimeout(() => { // 4. 将定时器里的任务放到宏任务队列中
    console.log('timeout2') // 11. 执行定时器宏任务 这边指定了 10 的等待时长, 因此在另一个定时器任务之后执行了
  }, 10)
}).then(function () {
  // 5. 将 then 任务分发到本轮循环微任务队列中去
  console.log('then2') // 9. 执行 then 微任务, 打印 then2,至此本轮 tick 结束
})
function f1(f) {
  // 1. 函数声明
  f()
}
function f2(f) {
  // 1. 函数声明
  setTimeout(f) //  7. 把`setTimeout`中的`f`放到宏任务队列中,等本轮`tick`执行完,下一次事件循环再执行
}
f1(() => console.log('f为:', flag ? '异步' : '同步')) // 6. 打印 `f为:同步`
f2(() => {
  console.log('timeout1,', 'f为:', flag ? '异步' : '同步') // 10. 执行定时器宏任务
})

console.log('本轮宏任务执行完') // 7. 打印

运行结果:

请添加图片描述

process.nextTick 中的回调是在当前tick执行完之后,下一个宏任务执行之前调用的。

官方的例子:

let bar;

// 这个方法用的是一个异步签名,但其实它是同步方式调用回调的
function someAsyncApiCall(callback) { callback(); }

// 回调函数在`someAsyncApiCall`完成之前被调用
someAsyncApiCall(() => {
  // 由于`someAsyncApiCall`已经完成,bar没有被分配任何值
  console.log('bar', bar); // undefined
});

bar = 1;

使用 process.nextTick:

let bar;

function someAsyncApiCall(callback) {
  process.nextTick(callback);
}

someAsyncApiCall(() => {
  console.log('bar', bar); // 1
});

bar = 1;

再看一个含有 process.nextTick的例子:

console.log('1'); // 1.压入主线程执行栈,输出1

setTimeout(function () { //2.它的回调函数被加入 宏任务队列中
	//7.目前微任务队列为空,所以取出 宏任务队列首项,执行此任务
    console.log('2'); // 输出2
    process.nextTick(function () { // 16.上一次循环结束,在下一次宏任务开始之前调用,输出3
        console.log('3'); 
    })
    new Promise(function (resolve) {
    	//8.执行 此promise的同步任务,输出4,状态变为resolve
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function () {//9.检测到异步方法then,将其回调函数加入 微任务队列中
        console.log('5'); // 10. 取出微任务队列首项,也就是这个then的回调,执行,输出5
    })
})

process.nextTick(function () { // 11.一次事件循环结束,执行nextTick()的回调,输出6
    console.log('6');
})
new Promise(function (resolve) { 
	//3.执行promise中的同步任务 输出7,状态变为resolve
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function () { //4.检测到异步方法then,将其回调函数加入 微任务队列中
    console.log('8'); //6. 主线程执行完毕,取出微任务队列中首项,将其回调函数压入执行栈,输出8
})

setTimeout(function () { //5.它的回调函数 加入 宏任务队列中
	//12.此刻,微任务队列为空,开始执行此宏任务
    console.log('9'); // 输出9
    process.nextTick(function () { // 17.此刻 微任务和宏任务队列都为空了,此次循环自动结束,执行此回调,输出10
        console.log('10');
    })
    new Promise(function (resolve) {
    	//13. 执行此promise的同步任务,输出11,状态改变
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function () {//14.检测到then异步方法,加入微任务队列
        console.log('12');//15.取出微任务队列首项,执行此then微任务,输出12
    })

})

运行结果:

请添加图片描述

此过程步骤详解:

  • 首先进入主线程,检测到log只是普通函数,压入执行栈,输出1;
  • 检测到setTimeout为特殊的异步方法(macrotask),将其交由其他内核模块处理,setTimeout的回调函数被放入宏任务(macrotask)队列中;
  • 检测到promise对象以及其中的resolve是一般的方法,将其同步任务压入执行栈,输出7,并且状态改变为ressolve;
  • 检测到刚才的promise对象的then方法是异步方法,将其交由其他内核模块处理,回调函数被放入微任务(microtask)队列中;
  • 又检测到一个setTimeout为特殊的异步方法,其回调函数被放入宏任务(macrotask)队列中;
  • 此时,主线程空了,开始从任务队列中取,取出 微任务队列首项,也就是第一个promise的then方法的回调,执行,输出8;
  • 检查此时微任务队列为空,取出宏任务队列首项,也就是第一个setTimeOut,执行其回调函数,输出2;
  • 在它的回调中碰到一个promise,执行其同步任务,输出4,状态改变;
  • 然后检测到then,同上,加入到微任务队列;
  • 取出微任务队列首项到主线程执行,也就是刚才的then,输出5;
  • 此次循环结束,在下一个宏任务开始之前,调用第一个process.nextTick()的回调,输出6;
  • 开始下一个宏任务,取出宏任务队列首项,也就是第二个setTimeout的回调,将其压入执行栈,输出9;
  • 然后将里面的promise对象的同步任务压入执行栈,输出11,状态改为resolve;
  • 这时又检测到异步then方法,同上,将其回调加入 微任务队列;
  • 取出微任务队列首项,也就是刚才的then回调,输出12;
  • 此次循环结束,在下一次宏任务开始之前执行,process.nextTick()的回调,输出3;
  • 此时发现 任务队列和主线程都空了,此次事件循环自动结束,执行最后一个process.nextTick()的回调,输出10;

结束!趁着灵光乍现的时候,噼里啪啦赶紧记录下来,后面再检查检查是否有问题,也欢迎各位指出我的错误。

再来分析一个简单的例子:

console.log('0');
setTimeout(() => {
    console.log('1');
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('2');
        resolve();
    }).then(()=>{
        console.log('3');
    })
    new Promise(resolve => {
        console.log('4');
        for(let i=0;i<9;i++){
            i == 7 && resolve();
        }
        console.log('5');
    }).then(() => {
        console.log('6');
    })
})
  • 进入主线程,检测到log为普通函数,压入执行栈,输出0;
  • 检测到setTimeOut是特殊的异步方法,交给其他模块处理,其回调函数加入 宏任务(macrotask)队列;
  • 此时主线程中已经没有任务,开始从任务队列中取;
  • 发现为任务队列为空,则取出宏任务队列首项,也就是刚才的定时器的回调函数;
  • 执行其中的同步任务,输出1;
  • 检测到promise及其resolve方法是一般的方法,压入执行栈,输出2,状态改变为resolve;
  • 检测到这个promise的then方法是异步方法,将其回调函数加入 微任务队列;
  • 紧接着又检测到一个promise,执行其中的同步任务,输出4,5,状态改变为resolve;
  • 然后将它的then异步方法加入微任务队列;
  • 执行微任务队列首项,也就是第一个promise的then,输出3;
  • 再取出为任务队列首项,也就是第二个promise的then,输出6;
  • 此时主线程和任务队列都为空,执行完毕;

代码运行结果:

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