前端中的事件循环eventloop机制

蚊子前端博客
发布于 2019-05-14 23:42
js是单线程执行的,那么setTimeout和Promise.resolve等异步机制是如何执行的呢?

我们知道 js 是单线程执行的,那么异步的代码 js 是怎么处理的呢?例如下面的代码是如何进行输出的:

COPYJAVASCRIPT

console.log(1); setTimeout(function() { console.log(2); }, 0); new Promise(function(resolve) { console.log(3); resolve(Date.now()); }).then(function() { console.log(4); }); console.log(5); setTimeout(function() { new Promise(function(resolve) { console.log(6); resolve(Date.now()); }).then(function() { console.log(7); }); }, 0);

在不运行的情况可以先猜测下最终的输出,然后展开我们要说的内容。

1. 宏任务与微任务

依据我们多年编写 ajax 的经验:js 应该是按照语句先后顺序执行,在出现异步时,则发起异步请求后,接着往下执行,待异步结果返回后再接着执行。但他内部是怎样管理这些执行任务的呢?

在 js 中,任务分为宏任务(macrotask)和微任务(microtask),这两个任务分别维护一个队列,均采用先进先出的策略进行执行!同步执行的任务都在宏任务上执行。

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

微任务主要有:Promise.then、 MutationObserver、 process.nextTick(Node.js 环境)。

具体的操作步骤如下:

  1. 从宏任务的头部取出一个任务执行;

  2. 执行过程中若遇到微任务则将其添加到微任务的队列中;

  3. 宏任务执行完毕后,微任务的队列中是否存在任务,若存在,则挨个儿出去执行,直到执行完毕;

  4. GUI 渲染;

  5. 回到步骤 1,直到宏任务执行完毕;

这 4 步构成了一个事件的循环检测机制,即我们所称的eventloop

回到我们上面说的代码:

COPYJAVASCRIPT

console.log(1); setTimeout(function() { console.log(2); }, 0); new Promise(function(resolve) { console.log(3); resolve(Date.now()); }).then(function() { console.log(4); }); console.log(5); setTimeout(function() { new Promise(function(resolve) { console.log(6); resolve(Date.now()); }).then(function() { console.log(7); }); }, 0);

执行步骤如下:

  1. 执行 log(1),输出 1;

  2. 遇到 setTimeout,将回调的代码 log(2)添加到宏任务中等待执行;

  3. 执行 console.log(3),将 then 中的 log(4)添加到微任务中;

  4. 执行 log(5),输出 5;

  5. 遇到 setTimeout,将回调的代码 log(6, 7)添加到宏任务中;

  6. 宏任务的一个任务执行完毕,查看微任务队列中是否存在任务,存在一个微任务 log(4)(在步骤 3 中添加的),执行输出 4;

  7. 取出下一个宏任务 log(2)执行,输出 2;

  8. 宏任务的一个任务执行完毕,查看微任务队列中是否存在任务,不存在;

  9. 取出下一个宏任务执行,执行 log(6),将 then 中的 log(7)添加到微任务中;

  10. 宏任务执行完毕,存在一个微任务 log(7)(在步骤 9 中添加的),执行输出 7;

因此,最终的输出顺序为:1, 3, 5, 4, 2, 6, 7;

我们在Promise.then实现一个稍微耗时的操作,这个步骤看起来会更加地明显:

COPYJAVASCRIPT

console.log(1); var start = Date.now(); setTimeout(function() { console.log(2); }, 0); setTimeout(function() { console.log(4, Date.now() - start); }, 400); Promise.resolve().then(function() { var sum = function(a, b) { return Number(a) + Number(b); } var res = []; for(var i=0; i<5000000; i++) { var a = Math.floor(Math.random()*100); var b = Math.floor(Math.random()*200); res.push(sum(a, b)); } res = res.sort(); console.log(3); })

Promise.then中,先生成一个500万随机数的数组,然后对这个数组进行排序。运行这段代码可以发现:马上会输出1,稍等一会儿才会输出3,然后再输出2。不论等待多长时间输出3,2一定会在3的后面输出。这也就印证了eventloop中的第3步操作,必须等所有的微任务执行完毕后,才开始下一个宏任务。

同时,这段代码的输出很有意思:

COPYJAVASCRIPT

setTimeout(function() { console.log(4, Date.now() - start); // 4, 1380 电脑状态的不同,输出的时间差也不一样 }, 400);

本来要设定的是400ms后输出,但因为之前的任务耗时严重,导致之后的任务只能延迟往后排。也能说明,setTimeout和setInterval这种操作的延时是不准确的,这两个方法只能大概将任务400ms之后的宏任务中,但具体的执行时间,还是要看线程是否空闲。若前一个任务中有耗时的操作,或者有无限的微任务加入进来时,则会阻塞下一个任务的执行

2. async-await

从上面的代码中也能看到 Promise.then 中的代码是属于微服务,那么 async-await 的代码怎么执行呢?比如下面的代码:

COPYJAVASCRIPT

function A() { return Promise.resolve(Date.now()); } async function B() { console.log(Math.random()); let now = await A(); console.log(now); } console.log(1); B(); console.log(2);

其实,async-await 只是 Promise+generator 的一种语法糖而已。上面的代码我们改写为这样,可以更加清晰一点:

COPYJAVASCRIPT

function B() { console.log(Math.random()); A().then(function(now) { console.log(now); }) } console.log(1); B(); console.log(2);

这样我们就能明白输出的先后顺序了: 1, 0.4793526730678652(随机数), 2, 1557830834679(时间戳);

3. requestAnimationFrame

requestAnimationFrame也属于执行是异步执行的方法,但我任务该方法既不属于宏任务,也不属于微任务。按照MDN中的定义:

window.requestAnimationFrame() 告诉浏览器——你希望执行一个动画,并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。该方法需要传入一个回调函数作为参数,该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行

requestAnimationFrame是GUI渲染之前执行,但在微服务之后,不过requestAnimationFrame不一定会在当前帧必须执行,由浏览器根据当前的策略自行决定在哪一帧执行。

4. 总结

我们要记住最重要的两点:js是单线程和eventloop的循环机制。

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