大話javascript 4期：事件循環（2）

李昌杰發布于2019-08-23 16:27 / 1864人閱讀

摘要：只要指定過回調函數，這些事件發生時就會進入任務隊列，等待主線程讀取。三主線程從任務隊列中讀取事件，這個過程是循環不斷的，所以整個的這種運行機制又稱為事件循環。

一、任務隊列 同步任務與異步任務的由來

單線程就意味著，所有任務需要排隊，前一個任務結束，才會執行后一個任務。如果前一個任務耗時很長，后一個任務就不得不一直等著。

如果排隊是因為計算量大，CPU忙不過來，倒也算了，但是很多時候CPU是閑著的，因為IO設備（輸入輸出設備）很慢（比如Ajax操作從網絡讀取數據），不得不等著結果出來，再往下執行。

JavaScript語言的設計者意識到，這時主線程完全可以不管IO設備，掛起處于等待中的任務，先運行排在后面的任務。等到IO設備返回了結果，再回過頭，把掛起的任務繼續執行下去。

于是，所有任務可以分成兩種，一種是同步任務（synchronous），另一種是異步任務（asynchronous）。

同步任務與異步任務的定義

同步任務指的是，在主線程上排隊執行的任務，只有前一個任務執行完畢，才能執行后一個任務；

異步任務指的是，不進入主線程、而進入"任務隊列"（task queue）的任務，只有"任務隊列"通知主線程，某個異步任務可以執行了，該任務才會進入主線程執行。

異步執行的運行機制

具體來說，異步執行的運行機制如下。（同步執行也是如此，因為它可以被視為沒有異步任務的異步執行。）

（1）所有同步任務都在主線程上執行，形成一個執行棧（execution context stack）。

（2）主線程之外，還存在一個"任務隊列"（task queue）。只要異步任務有了運行結果，就在"任務隊列"之中放置一個事件。

（3）一旦"執行棧"中的所有同步任務執行完畢，系統就會讀取"任務隊列"，看看里面有哪些事件。那些對應的異步任務，于是結束等待狀態，進入執行棧，開始執行。

（4）主線程不斷重復上面的第三步。

只要主線程空了，就會去讀取"任務隊列"，這就是JavaScript的運行機制。這個過程會不斷重復。

舉個例子：

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

運行結果是：1、3、2
setTimeout里的函數并沒有立即執行，而是延遲一段時間，符合特定的條件才開始執行，這就是異步執行操作。

console.log("1")  //是同步任務，放入主線程，
setTimeout()      //是異步任務，被放入事件列表Event table中,0秒后被推入任務隊列task queue里，
console.log("3")  //是同步任務，放入主線程
//當1、3任務先執行完后，主線程去task queue（事件隊列）里查看是否有可執行的函數，執行setTimeout里的函數。

二、事件和回調函數

"任務隊列"是一個事件的隊列（也可以理解成消息的隊列），IO設備完成一項任務，就在"任務隊列"中添加一個事件，表示相關的異步任務可以進入"執行棧"了。主線程讀取"任務隊列"，就是讀取里面有哪些事件。

"任務隊列"中的事件，除了IO設備的事件以外，還包括一些用戶產生的事件（比如鼠標點擊、頁面滾動等等）。只要指定過回調函數，這些事件發生時就會進入"任務隊列"，等待主線程讀取。

所謂"回調函數"（callback），就是那些會被主線程掛起來的代碼。異步任務必須指定回調函數，當主線程開始執行異步任務，就是執行對應的回調函數。

"任務隊列"是一個先進先出的數據結構，排在前面的事件，優先被主線程讀取。主線程的讀取過程基本上是自動的，只要執行棧一清空，"任務隊列"上第一位的事件就自動進入主線程。但是，由于存在后文提到的"定時器"功能，主線程首先要檢查一下執行時間，某些事件只有到了規定的時間，才能返回主線程。

三、Event Loop

主線程從"任務隊列"中讀取事件，這個過程是循環不斷的，所以整個的這種運行機制又稱為Event Loop（事件循環）。

主線程運行的時候，產生堆（heap）和棧（stack），
heap（堆）：是用戶主動請求而劃分出來的內存區域，比如你new Object()，就是將一個對象存入堆中，可以理解為heap存對象。
stack（棧）：是由于函數運行而臨時占用的內存區域，函數都存放在棧里。

棧中的代碼調用各種外部API，它們在"任務隊列"中加入各種事件（click，load，done）。
（當滿足觸發條件后才加入隊列，如ajax請求完畢）

而當棧中的代碼執行完畢，主線程就會去讀取"任務隊列"，依次執行那些事件所對應的回調函數。如此循環

【注意，總是要等待棧中的代碼執行完畢后才會去讀取事件隊列中的事件】

四、宏任務和微任務

JS中分為兩種任務類型：宏任務macro task和微任務micro task，
在ECMAScript中，micro task稱為jobs，macro task可稱為task

宏任務與微任務的定義

1）宏任務（macro task），可以理解為每次執行棧執行的代碼就是一個宏任務（包括每次從事件隊列中獲取一個事件回調并放到執行棧中執行）
每一個task會從頭到尾將這個任務執行完畢，不會執行其它

瀏覽器為了能夠使得JS內部task與DOM任務能夠有序的執行，會在一個task執行結束后，在下一個 task 執行開始前，對頁面進行重新渲染
（task->渲染->task->...）

2）微任務（micro task），可以理解為在當前 task 執行結束后立即執行的任務
也就是說，在當前task任務后，下一個task之前，在渲染之前

所以它的響應速度相比setTimeout（setTimeout是task）會更快，因為無需等渲染
也就是說，在某一個macro task執行完后，就會將在它執行期間產生的所有micro task都執行完畢（在渲染前）

常見的宏任務和微任務：

1）宏任務（macro task）：
主代碼塊，setTimeout，setInterval,I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate（node.js 環境）等（可以看到，事件隊列中的每一個事件都是一個宏任務）

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

__補充：在node環境下，process.nextTick的優先級高于Promise，也就是可以簡單理解為：在宏任務結束后會先執行微任務隊列中的nextTickQueue部分，然后才會執行微任務中的Promise部分。

再根據線程來理解下：
宏任務（macro task）中的事件都是放在一個事件隊列中的，而這個隊列由事件觸發線程維護
微任務（micro task）中的所有微任務都是添加到微任務隊列（Job Queues）中，等待當前宏任務執行完畢后執行，而這個隊列由JS引擎線程維護

所以，總結下運行機制：

執行一個宏任務（棧中沒有就從事件隊列中獲取）

執行過程中如果遇到微任務，就將它添加到微任務的任務隊列中

宏任務執行完畢后，立即執行當前微任務隊列中的所有微任務（依次執行）

當前宏任務執行完畢，開始檢查渲染，然后GUI線程接管渲染

渲染完畢后，JS線程繼續接管，開始下一個宏任務（從事件隊列中獲取）

舉個例子：

setTimeout(()=>{
console.log("定時器開始執行");
})
 
new Promise(function(resolve){
    console.log("準備執行for循環了");
    for(var i=0;i<100;i++){
        i==22&&resolve();
    }
}).then(()=>console.log("執行then函數"))；
 
console.log("代碼執行完畢");


//首先執行script下的宏任務,遇到setTimeout,將其放到宏任務的【隊列】里

//遇到 new Promise直接執行,打印"準備執行for循環" 

//遇到then方法,是微任務,將其放到微任務的【隊列里】
 
//打印 "代碼執行完畢" 

//本輪宏任務執行完畢,查看本輪的微任務,發現有一個then方法里的函數, 打印"執行then函數" 

//到此,本輪的event loop 全部完成。 

//下一輪的循環里,先執行一個宏任務,發現宏任務的【隊列】里有一個 setTimeout里的函數,執行打印"定時器開始執行"

所以最后的執行順序就是：【準備執行for循環-->代碼執行完畢-->執行then函數-->定時器開始執行】

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