理解Javascript的Event Loop

Posted 2021-02-01 不吃鱼的猫·学习笔记

一、单线程

js作为浏览器脚本语言，他的主要用途是与用户交互，以及操作DOM,这决定了它只能是单线程，为什么呢？因为假如js同时有两个线程，一个线程是在DOM上增加内容，另一个线程是删除这个节点，那么这时候浏览器应该以哪个线程为主呢？所以为了避免复杂性，js的核心特性就是单线程。

二、任务队列

单线程就意味着所有任务都要排队，前一个任务完成之后，下一个任务才会被执行，否则后一个任务就一直登等待。

任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；异步任务指的是，不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。

异步执行的运行机制，具体来说如下（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行）

（1）所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。

（2）主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。

（3）一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。

（4）主线程不断重复上面的第三步。

三、事件和回调函数

"任务队列"中的事件，除了IO设备的事件（比如Ajax操作从网络读取数据）以外，还包括一些用户产生的事件（比如鼠标点击、页面滚动等等）。只要指定过回调函数，这些事件发生时就会进入"任务队列"，等待主线程读取。

所谓"回调函数"（callback），就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数，当主线程开始执行异步任务，就是执行对应的回调函数。

四、Event Loop

主线程从"任务队列"中读取事件，这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）。

请看下图（转引自Philip Roberts的演讲《Help, I\'m stuck in an event-loop》）。

主线程运行时，先运行同步任务，遇到异步任务就将任务提交给异步进程处理（调用外部的API）,并在“任务队列”中加入各种事件（如click,load,done等），当主线程空闲时，就会去读取“任务队列”，一次执行那些事件对应的回调函数。

五、定时器

除了放置异步任务的事件，"任务队列"还可以放置定时事件，定时器功能主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成，它们的内部运行机制完全一样，区别在于前者指定的代码是一次性执行，后者则为反复执行。

setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);
console.log(2);

上面代码输出2，1 ？？？，是的，没错，因为定时器setTime是一个异步的任务，当主线程空闲时才会去执行“任务队列”里的回调，所以就算设置为0，也没有立即执行。即setTimeout(fn,0)的含义是，指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行，也就是说，尽可能早得执行。它在"任务队列"的尾部添加一个事件，因此要等到同步任务和"任务队列"现有的事件都处理完，才会得到执行。

六、Node.js的Event Loop

Node.js虽然也是单线程的Event Loop，但是它的运行机制不同于浏览器环境。

请看下面的示意图（作者@BusyRich）。

根据上图，Node.js的运行机制如下。

（1）V8引擎解析Js脚本

（2）解析后的代码调用Node API

  (3)  libuv库负责Node API的执行，将不同的任务分配给不同的线程，线程一个Event Loop（事件循环），以异步的方式将任务的执行结果返回给V8引擎

（4）V8引擎再将结果返回给用户

 

Node.js提供了另外两个与"任务队列"有关的方法：process.nextTick和setImmediate

process.nextTick方法可以在当前"执行栈"的尾部----下一次Event Loop（主线程读取"任务队列"）之前----触发回调函数。也就是说，它指定的任务总是发生在所有异步任务之前。

process.nextTick(function A() {
  console.log(1);
  process.nextTick(function B(){console.log(2);});
});

setTimeout(function timeout() {
  console.log(\'TIMEOUT FIRED\');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED

 

setImmediate方法则是在当前"任务队列"的尾部添加事件，也就是说，它指定的任务总是在下一次Event Loop时执行，这与setTimeout(fn, 0)很像。

setImmediate(function A() {
  console.log(1);
  setImmediate(function B(){console.log(2);});
});

setTimeout(function timeout() {
  console.log(\'TIMEOUT FIRED\');
}, 0);
// 1
// TIMEOUT FIRED
// 2

process.nextTick和setImmediate区别：

多个process.nextTick语句总是在当前"执行栈"一次执行完（执行效率更高，因为不用检查“任务队列”），多个setImmediate可能则需要多次loop才能执行完。

 

原文出自：（阮一峰的网络日志）http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html