详解js事件循环机制(Event-loop)

1.为什么要有事件循环机制?

众所周知,js是一门单线程的语言,那就像只有一个窗口的银行,客户需要排队一个一个办理业务,同理js任务也要一个一个顺序执行。如果一个任务耗时过长,那么后一个任务也必须等着。
那么问题来了,假如我们想浏览新闻,但是新闻包含的超清图片加载很慢,难道我们的网页要一直卡着直到图片完全显示出来?

而事件循环机制就是解决这个问题的。

2.什么是事件循环机制

说到事件循环机制,就离不开任务队列(一种FIFO的数据结构)


image.png

我们将任务分成同步任务和异步任务,也可分为macro-task(宏任务)和micro-task(微任务)。

  • macro-task大概包括:script(整体代码), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering
  • micro-task大概包括: process.nextTick, Promise, Object.observe(已废弃), MutationObserver(html5新特性)
  • setTimeout/Promise等我们称之为任务源。而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。

事件循环的顺序,决定了JavaScript代码的执行顺序。它从script(整体代码)开始第一次循环。之后全局上下文进入函数调用栈。直到调用栈清空(只剩全局),然后执行所有的micro-task。当所有可执行的micro-task执行完毕之后。循环再次从macro-task开始,找到其中一个任务队列执行完毕,然后再执行所有的micro-task,这样一直循环下去。

事件循环,宏任务,微任务的关系如图所示:


image.png

接下来我们code一下,来了解下事件循环:

setTimeout(function() {
    console.log('timeout1');
})

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    for(var i = 0; i < 1000; i++) {
        i == 99 && resolve();
    }
    console.log('promise2');
}).then(function() {
    console.log('then1');
})

console.log('global1');

首先,事件循环从宏任务队列开始,这个时候,宏任务队列中,只有一个script(整体代码)任务。每一个任务的执行顺序,都依靠函数调用栈来搞定,而当遇到任务源时,则会先分发任务到对应的队列中去,所以,上面例子的第一步执行如下图所示。

image.png

第二步:script任务执行时首先遇到了setTimeout,setTimeout为一个宏任务源,那么他的作用就是将任务分发到它对应的队列中。

image.png

第三步:script执行时遇到Promise实例。Promise构造函数中的第一个参数,是在new的时候执行,因此不会进入任何其他的队列,而是直接在当前任务直接执行了,而后续的.then则会被分发到micro-task的Promise队列中去。

因此,构造函数执行时,里面的参数进入函数调用栈执行。for循环不会进入任何队列,因此代码会依次执行,所以这里的promise1和promise2会依次输出。


image.png

image.png
image.png

script任务继续往下执行,最后只有一句输出了globa1,然后,全局任务就执行完毕了
第四步:第一个宏任务script执行完毕之后,就开始执行所有的可执行的微任务。这个时候,微任务中,只有Promise队列中的一个任务then1,因此直接执行就行了,执行结果输出then1,当然,他的执行,也是进入函数调用栈中执行的。


image.png

第五步:当所有的micro-tast执行完毕之后,表示第一轮的循环就结束了。这个时候就得开始第二轮的循环。第二轮循环仍然从宏任务macro-task开始。


image.png

这个时候,我们发现宏任务中,只有在setTimeout队列中还要一个timeout1的任务等待执行。因此就直接执行即可。
image.png

这个时候宏任务队列与微任务队列中都没有任务了,所以代码就不会再输出其他东西了。

这里的执行顺序,或者执行的优先级在不同的场景里由于实现的不同会导致不同的结果,包括node的不同版本,不同浏览器等都有不同的结果。

以上是chrome浏览器的执行顺序,优先级setImmediate > setTimeout,node环境中process.nextTick>promise,settimeout>setImmediate

  • 浏览器标准环境中(比如说谷歌webkit内核),是一个宏任务紧接着所有微任务执行。
  • 在node环境中,则又不一样了,是一个类型宏任务队列执行完,再去执行所有微任务。

再来两个例子,以便大家更好的了解:
1.chrome浏览器

setTimeout(function() {
    console.log('timeout1');
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('timeout1_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('timeout1_then')
    })
})

setImmediate(function() {
    console.log('immediate1');
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('immediate1_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('immediate1_then')
    })
})


new Promise(function(resolve) {
    console.log('glob1_promise');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('glob1_then')
})

setTimeout(function() {
    console.log('timeout2');
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('timeout2_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('timeout2_then')
    })
})


new Promise(function(resolve) {
    console.log('glob2_promise');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('glob2_then')
})

setImmediate(function() {
    console.log('immediate2');
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('immediate2_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('immediate2_then')
    })
})

输出:glob1_promise
glob2_promise
glob1_then
glob2_then
immediate1
immediate1_promise
immediate1_then
immediate2
immediate2_promise
immediate2_then
timeout1
timeout1_promise
timeout1_then
timeout2
timeout2_promise
timeout2_then

2.node环境下(v10.15.3)

setTimeout(function() {
    console.log('timeout1');
    process.nextTick(function() {
        console.log('timeout1_nextTick');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('timeout1_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('timeout1_then')
    })
})

setImmediate(function() {
    console.log('immediate1');
    process.nextTick(function() {
        console.log('immediate1_nextTick');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('immediate1_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('immediate1_then')
    })
})

process.nextTick(function() {
    console.log('glob1_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('glob1_promise');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('glob1_then')
})

setTimeout(function() {
    console.log('timeout2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('timeout2_nextTick');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('timeout2_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('timeout2_then')
    })
})

process.nextTick(function() {
    console.log('glob2_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('glob2_promise');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('glob2_then')
})

setImmediate(function() {
    console.log('immediate2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('immediate2_nextTick');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('immediate2_promise');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('immediate2_then')
    })
})

输出:
glob1_promise
glob2_promise
glob1_nextTick
glob2_nextTick
glob1_then
glob2_then
timeout1
timeout1_promise
timeout2
timeout2_promise
timeout1_nextTick
timeout2_nextTick
timeout1_then
timeout2_then
immediate1
immediate1_promise
immediate2
immediate2_promise
immediate1_nextTick
immediate2_nextTick
immediate1_then
immediate2_then

相信经过这两个例子,大家应该能清晰的了解事件循环的顺序了。

参考文献:

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