事件循環(huán)

JavaScript是單線程，非阻塞的

瀏覽器的事件循環(huán)

執(zhí)行棧和事件隊(duì)列

宏任務(wù)和微任務(wù)

node環(huán)境下的事件循環(huán)

和瀏覽器環(huán)境有何不同

事件循環(huán)模型

宏任務(wù)和微任務(wù)

經(jīng)典題目分析

1. JavaScript是單線程，非阻塞的

單線程：

JavaScript的主要用途是與用戶互動(dòng)，以及操作DOM。如果它是多線程的會(huì)有很多復(fù)雜的問(wèn)題要處理，比如有兩個(gè)線程同時(shí)操作DOM，一個(gè)線程刪除了當(dāng)前的DOM節(jié)點(diǎn)，一個(gè)線程是要操作當(dāng)前的DOM階段，最后以哪個(gè)線程的操作為準(zhǔn)？為了避免這種，所以JS是單線程的。即使H5提出了web worker標(biāo)準(zhǔn)，它有很多限制，受主線程控制，是主線程的子線程。

非阻塞：通過(guò) event loop 實(shí)現(xiàn)。

2. 瀏覽器的事件循環(huán)

執(zhí)行棧和事件隊(duì)列

為了更好地理解Event Loop，請(qǐng)看下圖（轉(zhuǎn)引自Philip Roberts的演講 《Help, I'm stuck in an event-loop》）

Help, I'm stuck in an event-loop

執(zhí)行棧: 同步代碼的執(zhí)行，按照順序添加到執(zhí)行棧中

function a() {

   b();

   console.log('a');

}

function b() {

   console.log('b')

}

a();

我們可以通過(guò)使用 Loupe(Loupe是一種可視化工具，可以幫助您了解JavaScript的調(diào)用堆棧/事件循環(huán)/回調(diào)隊(duì)列如何相互影響)工具來(lái)了解上面代碼的執(zhí)行情況。

調(diào)用情況

執(zhí)行函數(shù) a()先入棧

a()中先執(zhí)行函數(shù) b() 函數(shù)b() 入棧

執(zhí)行函數(shù)b(), console.log('b') 入棧

輸出 b， console.log('b')出棧

函數(shù)b() 執(zhí)行完成，出棧

console.log('a') 入棧，執(zhí)行，輸出 a, 出棧

函數(shù)a 執(zhí)行完成，出棧。

事件隊(duì)列: 異步代碼的執(zhí)行，遇到異步事件不會(huì)等待它返回結(jié)果，而是將這個(gè)事件掛起，繼續(xù)執(zhí)行執(zhí)行棧中的其他任務(wù)。當(dāng)異步事件返回結(jié)果，將它放到事件隊(duì)列中，被放入事件隊(duì)列不會(huì)立刻執(zhí)行起回調(diào)，而是等待當(dāng)前執(zhí)行棧中所有任務(wù)都執(zhí)行完畢，主線程空閑狀態(tài)，主線程會(huì)去查找事件隊(duì)列中是否有任務(wù)，如果有，則取出排在第一位的事件，并把這個(gè)事件對(duì)應(yīng)的回調(diào)放到執(zhí)行棧中，然后執(zhí)行其中的同步代碼。

我們?cè)偕厦娲a的基礎(chǔ)上添加異步事件，

function a() {

   b();

   console.log('a');

}

function b() {

   console.log('b')

   setTimeout(function() {

       console.log('c');

   }, 2000)

}

a();

此時(shí)的執(zhí)行過(guò)程如下

img

我們同時(shí)再加上點(diǎn)擊事件看一下運(yùn)行的過(guò)程

$.on('button', 'click', function onClick() {

   setTimeout(function timer() {

       console.log('You clicked the button!');    

   }, 2000);

});

console.log("Hi!");

setTimeout(function timeout() {

   console.log("Click the button!");

}, 5000);

console.log("Welcome to loupe.");

img

簡(jiǎn)單用下面的圖進(jìn)行一下總結(jié)

執(zhí)行棧和事件隊(duì)列

宏任務(wù)和微任務(wù)

為什么要引入微任務(wù)，只有一種類型的任務(wù)不行么？

頁(yè)面渲染事件，各種IO的完成事件等隨時(shí)被添加到任務(wù)隊(duì)列中，一直會(huì)保持先進(jìn)先出的原則執(zhí)行，我們不能準(zhǔn)確地控制這些事件被添加到任務(wù)隊(duì)列中的位置。但是這個(gè)時(shí)候突然有高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)需要盡快執(zhí)行，那么一種類型的任務(wù)就不合適了，所以引入了微任務(wù)隊(duì)列。

不同的異步任務(wù)被分為：宏任務(wù)和微任務(wù)

宏任務(wù)：

script(整體代碼)

setTimeout()

setInterval()

postMessage

I/O

UI交互事件

微任務(wù):

new Promise().then(回調(diào))

MutationObserver(html5 新特性)

運(yùn)行機(jī)制

異步任務(wù)的返回結(jié)果會(huì)被放到一個(gè)任務(wù)隊(duì)列中，根據(jù)異步事件的類型，這個(gè)事件實(shí)際上會(huì)被放到對(duì)應(yīng)的宏任務(wù)和微任務(wù)隊(duì)列中去。

在當(dāng)前執(zhí)行棧為空時(shí)，主線程會(huì)查看微任務(wù)隊(duì)列是否有事件存在

存在，依次執(zhí)行隊(duì)列中的事件對(duì)應(yīng)的回調(diào)，直到微任務(wù)隊(duì)列為空，然后去宏任務(wù)隊(duì)列中取出最前面的事件，把當(dāng)前的回調(diào)加到當(dāng)前指向棧。

如果不存在，那么再去宏任務(wù)隊(duì)列中取出一個(gè)事件并把對(duì)應(yīng)的回到加入當(dāng)前執(zhí)行棧；

當(dāng)前執(zhí)行棧執(zhí)行完畢后時(shí)會(huì)立刻處理所有微任務(wù)隊(duì)列中的事件，然后再去宏任務(wù)隊(duì)列中取出一個(gè)事件。同一次事件循環(huán)中，微任務(wù)永遠(yuǎn)在宏任務(wù)之前執(zhí)行。

在事件循環(huán)中，每進(jìn)行一次循環(huán)操作稱為 tick，每一次 tick 的任務(wù)處理模型是比較復(fù)雜的，但關(guān)鍵步驟如下：

執(zhí)行一個(gè)宏任務(wù)（棧中沒(méi)有就從事件隊(duì)列中獲?。?

執(zhí)行過(guò)程中如果遇到微任務(wù)，就將它添加到微任務(wù)的任務(wù)隊(duì)列中

宏任務(wù)執(zhí)行完畢后，立即執(zhí)行當(dāng)前微任務(wù)隊(duì)列中的所有微任務(wù)（依次執(zhí)行）

當(dāng)前宏任務(wù)執(zhí)行完畢，開(kāi)始檢查渲染，然后GUI線程接管渲染

渲染完畢后，JS線程繼續(xù)接管，開(kāi)始下一個(gè)宏任務(wù)（從事件隊(duì)列中獲取）

簡(jiǎn)單總結(jié)一下執(zhí)行的順序：

執(zhí)行宏任務(wù)，然后執(zhí)行該宏任務(wù)產(chǎn)生的微任務(wù)，若微任務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生了新的微任務(wù)，則繼續(xù)執(zhí)行微任務(wù)，微任務(wù)執(zhí)行完畢后，再回到宏任務(wù)中進(jìn)行下一輪循環(huán)。

宏任務(wù)和微任務(wù)

深入理解js事件循環(huán)機(jī)制（瀏覽器篇） 這邊文章中有個(gè)特別形象的動(dòng)畫(huà)，大家可以看著理解一下。

console.log('start')

setTimeout(function() {

 console.log('setTimeout')

}, 0)

Promise.resolve().then(function() {

 console.log('promise1')

}).then(function() {

 console.log('promise2')

})

console.log('end')

瀏覽器事件循環(huán)

全局代碼壓入執(zhí)行棧執(zhí)行，輸出 start

setTimeout壓入 macrotask隊(duì)列，promise.then 回調(diào)放入 microtask隊(duì)列，最后執(zhí)行 console.log('end')，輸出 end

調(diào)用棧中的代碼執(zhí)行完成（全局代碼屬于宏任務(wù)），接下來(lái)開(kāi)始執(zhí)行微任務(wù)隊(duì)列中的代碼，執(zhí)行promise回調(diào)，輸出 promise1, promise回調(diào)函數(shù)默認(rèn)返回 undefined, promise狀態(tài)變成 fulfilled ，觸發(fā)接下來(lái)的 then回調(diào)，繼續(xù)壓入 microtask隊(duì)列，此時(shí)產(chǎn)生了新的微任務(wù)，會(huì)接著把當(dāng)前的微任務(wù)隊(duì)列執(zhí)行完，此時(shí)執(zhí)行第二個(gè) promise.then回調(diào)，輸出 promise2

此時(shí)，microtask隊(duì)列 已清空，接下來(lái)會(huì)會(huì)執(zhí)行 UI渲染工作（如果有的話），然后開(kāi)始下一輪 event loop, 執(zhí)行 setTimeout的回調(diào)，輸出 setTimeout

最后的執(zhí)行結(jié)果如下

start

end

promise1

promise2

setTimeout

node環(huán)境下的事件循環(huán)

和瀏覽器環(huán)境有何不同

表現(xiàn)出的狀態(tài)與瀏覽器大致相同。不同的是 node 中有一套自己的模型。node 中事件循環(huán)的實(shí)現(xiàn)依賴 libuv 引擎。Node的事件循環(huán)存在幾個(gè)階段。

如果是node10及其之前版本，microtask會(huì)在事件循環(huán)的各個(gè)階段之間執(zhí)行，也就是一個(gè)階段執(zhí)行完畢，就會(huì)去執(zhí)行 microtask隊(duì)列中的任務(wù)。

node版本更新到11之后，Event Loop運(yùn)行原理發(fā)生了變化，一旦執(zhí)行一個(gè)階段里的一個(gè)宏任務(wù)(setTimeout,setInterval和setImmediate)就立刻執(zhí)行微任務(wù)隊(duì)列，跟瀏覽器趨于一致。下面例子中的代碼是按照的去進(jìn)行分析的。

事件循環(huán)模型

┌───────────────────────┐

┌─>│        timers         │

│  └──────────┬────────────┘

│  ┌──────────┴────────────┐

│  │     I/O callbacks     │

│  └──────────┬────────────┘

│  ┌──────────┴────────────┐

│  │     idle, prepare     │

│  └──────────┬────────────┘      ┌───────────────┐

│  ┌──────────┴────────────┐      │   incoming:   │

│  │         poll          │<──connections───     │

│  └──────────┬────────────┘      │   data, etc.  │

│  ┌──────────┴────────────┐      └───────────────┘

│  │        check          │

│  └──────────┬────────────┘

│  ┌──────────┴────────────┐

└──┤    close callbacks    │

  └───────────────────────┘

事件循環(huán)各階段詳解

node中事件循環(huán)的順序

外部輸入數(shù)據(jù) --> 輪詢階段（poll） --> 檢查階段(check) --> 關(guān)閉事件回調(diào)階段(close callback) --> 定時(shí)器檢查階段(timer) --> I/O 事件回調(diào)階段(I/O callbacks) --> 閑置階段(idle, prepare) --> 輪詢階段...

這些階段大致的功能如下：

定時(shí)器檢測(cè)階段(timers): 這個(gè)階段執(zhí)行定時(shí)器隊(duì)列中的回調(diào)如 setTimeout() 和 setInterval()。

I/O事件回調(diào)階段(I/O callbacks): 這個(gè)階段執(zhí)行幾乎所有的回調(diào)。但是不包括close事件，定時(shí)器和setImmediate()的回調(diào)。

閑置階段(idle, prepare): 這個(gè)階段僅在內(nèi)部使用，可以不必理會(huì)

輪詢階段(poll): 等待新的I/O事件，node在一些特殊情況下會(huì)阻塞在這里。

檢查階段(check): setImmediate()的回調(diào)會(huì)在這個(gè)階段執(zhí)行。

關(guān)閉事件回調(diào)階段(close callbacks): 例如socket.on('close', ...)這種close事件的回調(diào)

poll：

這個(gè)階段是輪詢時(shí)間，用于等待還未返回的 I/O 事件，比如服務(wù)器的回應(yīng)、用戶移動(dòng)鼠標(biāo)等等。

這個(gè)階段的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。如果沒(méi)有其他異步任務(wù)要處理（比如到期的定時(shí)器），會(huì)一直停留在這個(gè)階段，等待 I/O 請(qǐng)求返回結(jié)果。

check:

該階段執(zhí)行setImmediate()的回調(diào)函數(shù)。

close:

該階段執(zhí)行關(guān)閉請(qǐng)求的回調(diào)函數(shù)，比如socket.on('close', ...)。

timer階段:

這個(gè)是定時(shí)器階段，處理setTimeout()和setInterval()的回調(diào)函數(shù)。進(jìn)入這個(gè)階段后，主線程會(huì)檢查一下當(dāng)前時(shí)間，是否滿足定時(shí)器的條件。如果滿足就執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，否則就離開(kāi)這個(gè)階段。

I/O callback階段：

除了以下的回調(diào)函數(shù)，其他都在這個(gè)階段執(zhí)行：

setTimeout()和setInterval()的回調(diào)函數(shù)

setImmediate()的回調(diào)函數(shù)

用于關(guān)閉請(qǐng)求的回調(diào)函數(shù)，比如socket.on('close', ...)

宏任務(wù)和微任務(wù)

宏任務(wù)：

setImmediate

setTimeout

setInterval

script（整體代碼)

I/O 操作等。

微任務(wù)：

process.nextTick

new Promise().then(回調(diào))

Promise.nextTick， setTimeout, setImmediate的使用場(chǎng)景和區(qū)別

Promise.nextTick

process.nextTick 是一個(gè)獨(dú)立于 eventLoop 的任務(wù)隊(duì)列。

在每一個(gè) eventLoop 階段完成后會(huì)去檢查 nextTick 隊(duì)列，如果里面有任務(wù)，會(huì)讓這部分任務(wù)優(yōu)先于微任務(wù)執(zhí)行。

是所有異步任務(wù)中最快執(zhí)行的。

setTimeout：

setTimeout()方法是定義一個(gè)回調(diào)，并且希望這個(gè)回調(diào)在我們所指定的時(shí)間間隔后第一時(shí)間去執(zhí)行。

setImmediate：

setImmediate()方法從意義上將是立刻執(zhí)行的意思，但是實(shí)際上它卻是在一個(gè)固定的階段才會(huì)執(zhí)行回調(diào)，即poll階段之后。

經(jīng)典題目分析

一. 下面代碼輸出什么

async function async1() {

   console.log('async1 start');

   await async2();

   console.log('async1 end');

}

async function async2() {

   console.log('async2');

}

console.log('script start');

setTimeout(function() {

   console.log('setTimeout');

}, 0)

async1();

new Promise(function(resolve) {

   console.log('promise1');

   resolve();

}).then(function() {

   console.log('promise2');

});

console.log('script end');

先執(zhí)行宏任務(wù)（當(dāng)前代碼塊也算是宏任務(wù)），然后執(zhí)行當(dāng)前宏任務(wù)產(chǎn)生的微任務(wù)，然后接著執(zhí)行宏任務(wù)

從上往下執(zhí)行代碼，先執(zhí)行同步代碼，輸出 script start

遇到setTimeout，現(xiàn)把 setTimeout 的代碼放到宏任務(wù)隊(duì)列中

執(zhí)行 async1()，輸出 async1 start, 然后執(zhí)行 async2(), 輸出 async2，把 async2() 后面的代碼 console.log('async1 end')放到微任務(wù)隊(duì)列中

接著往下執(zhí)行，輸出 promise1，把 .then()放到微任務(wù)隊(duì)列中；注意Promise本身是同步的立即執(zhí)行函數(shù)，.then是異步執(zhí)行函數(shù)

接著往下執(zhí)行， 輸出 script end。同步代碼（同時(shí)也是宏任務(wù)）執(zhí)行完成，接下來(lái)開(kāi)始執(zhí)行剛才放到微任務(wù)中的代碼

依次執(zhí)行微任務(wù)中的代碼，依次輸出 async1 end、 promise2, 微任務(wù)中的代碼執(zhí)行完成后，開(kāi)始執(zhí)行宏任務(wù)中的代碼，輸出 setTimeout

最后的執(zhí)行結(jié)果如下

script start

async1 start

async2

promise1

script end

async1 end

promise2

setTimeout

二. 下面代碼輸出什么

console.log('start');

setTimeout(() => {

   console.log('children2');

   Promise.resolve().then(() => {

       console.log('children3');

   })

}, 0);

new Promise(function(resolve, reject) {

   console.log('children4');

   setTimeout(function() {

       console.log('children5');

       resolve('children6')

   }, 0)

}).then((res) => {

   console.log('children7');

   setTimeout(() => {

       console.log(res);

   }, 0)

})

這道題跟上面題目不同之處在于，執(zhí)行代碼會(huì)產(chǎn)生很多個(gè)宏任務(wù)，每個(gè)宏任務(wù)中又會(huì)產(chǎn)生微任務(wù)

從上往下執(zhí)行代碼，先執(zhí)行同步代碼，輸出 start

遇到setTimeout，先把 setTimeout 的代碼放到宏任務(wù)隊(duì)列①中

接著往下執(zhí)行，輸出 children4, 遇到setTimeout，先把 setTimeout 的代碼放到宏任務(wù)隊(duì)列②中，此時(shí).then并不會(huì)被放到微任務(wù)隊(duì)列中，因?yàn)?resolve是放到 setTimeout中執(zhí)行的

代碼執(zhí)行完成之后，會(huì)查找微任務(wù)隊(duì)列中的事件，發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有，于是開(kāi)始執(zhí)行宏任務(wù)①，即第一個(gè) setTimeout， 輸出 children2，此時(shí)，會(huì)把 Promise.resolve().then放到微任務(wù)隊(duì)列中。

宏任務(wù)①中的代碼執(zhí)行完成后，會(huì)查找微任務(wù)隊(duì)列，于是輸出 children3；然后開(kāi)始執(zhí)行宏任務(wù)②，即第二個(gè) setTimeout，輸出 children5，此時(shí)將.then放到微任務(wù)隊(duì)列中。

宏任務(wù)②中的代碼執(zhí)行完成后，會(huì)查找微任務(wù)隊(duì)列，于是輸出 children7，遇到 setTimeout，放到宏任務(wù)隊(duì)列中。此時(shí)微任務(wù)執(zhí)行完成，開(kāi)始執(zhí)行宏任務(wù)，輸出 children6;

最后的執(zhí)行結(jié)果如下

start

children4

children2

children3

children5

children7

children6

三. 下面代碼輸出什么

const p = function() {

   return new Promise((resolve, reject) => {

       const p1 = new Promise((resolve, reject) => {

           setTimeout(() => {

               resolve(1)

           }, 0)

           resolve(2)

       })

       p1.then((res) => {

           console.log(res);

       })

       console.log(3);

       resolve(4);

   })

}

p().then((res) => {

   console.log(res);

})

console.log('end');

執(zhí)行代碼，Promise本身是同步的立即執(zhí)行函數(shù)，.then是異步執(zhí)行函數(shù)。遇到setTimeout，先把其放入宏任務(wù)隊(duì)列中，遇到p1.then會(huì)先放到微任務(wù)隊(duì)列中，接著往下執(zhí)行，輸出 3

遇到 p().then 會(huì)先放到微任務(wù)隊(duì)列中，接著往下執(zhí)行，輸出 end

同步代碼塊執(zhí)行完成后，開(kāi)始執(zhí)行微任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)，首先執(zhí)行 p1.then，輸出 2, 接著執(zhí)行p().then, 輸出 4

微任務(wù)執(zhí)行完成后，開(kāi)始執(zhí)行宏任務(wù)，setTimeout, resolve(1)，但是此時(shí) p1.then已經(jīng)執(zhí)行完成，此時(shí) 1不會(huì)輸出。

最后的執(zhí)行結(jié)果如下

3

end

2

4

你可以將上述代碼中的 resolve(2)注釋掉, 此時(shí) 1才會(huì)輸出，輸出結(jié)果為 3 end 4 1。

const p = function() {

   return new Promise((resolve, reject) => {

       const p1 = new Promise((resolve, reject) => {

           setTimeout(() => {

               resolve(1)

           }, 0)

       })

       p1.then((res) => {

           console.log(res);

       })

       console.log(3);

       resolve(4);

   })

}

p().then((res) => {

   console.log(res);

})

console.log('end');

3

end

4

1

最后強(qiáng)烈推薦幾個(gè)非常好的講解 event loop 的視頻:

What the heck is the event loop anyway? | Philip Roberts | JSConf EU

Jake Archibald: In The Loop - JSConf.Asia