JavaScript之彻底学会Event Loop

Posted 2021-10-24 战场小包

前言

学习javascript执行机制能更好的理解JavaScript的代码执行顺序，进而更好的理解JavaScript的异步模式。

Event Loop即事件循环，是浏览器或Node解决单线程运行时不会阻塞的一种机制。(也可以理解为经常使用的异步)

在正式学习Event Loop之前，先提出几个问题：

1. 什么是同步与异步？
2. JavaScript是一门单线程语言，那如何实现异步？
3. 同步任务和异步任务的执行顺序如何？
4. 异步任务是否存在优先级？

同步与异步

计算机领域中的同步与异步和我们现实社会的同步和异步正好相反。现实中的同步，就是同时进行，突出的是"同"，比如看足球比赛的时候吃着零食，两件事情同时发生；异步就是不同时。但计算机中与之存在一定差异。

举个例子：

早上刚醒来想喝点热水暖暖身子，因此就要去烧水，由于早上的时间很宝贵，不能空等水开，这时候一般会去洗漱，打扮自己。
洗漱完，水开了，喝到热水，暖身成功，打工人出发！

烧水和洗漱是在同时间进行的，这就是计算机中的异步。计算机中的同步是连续性的动作，上一步未完成前，下一步会发生堵塞，直至上一步完成后，下一步才可以执行。例如：只有等水开，才能喝到暖暖的热水。

单线程却可以异步？

JavaScript的确是一门单线程语言，但是浏览器UI是多线程的，异步任务借助浏览器的线程和JavaScript的执行机制实现。
例如，setTimeout就借助浏览器定时器触发线程的计时功能来实现。

浏览器线程

1. GUI渲染线程
   • 绘制页面，解析html、CSS，构建DOM树等
   • 页面的重绘和重排
   • 与JS引擎互斥(JS引擎阻塞页面刷新)
2. JS引擎线程
   • js脚本代码执行
   • 负责执行准备好的事件，例如定时器计时结束或异步请求成功且正确返回
   • 与GUI渲染线程互斥
3. 事件触发线程
   • 当对应的事件满足触发条件，将事件添加到js的任务队列末尾
   • 多个事件加入任务队列需要排队等待
4. 定时器触发线程
   • 负责执行异步的定时器类事件：setTimeout、setInterval等
   • 浏览器定时计时由该线程完成，计时完毕后将事件添加至任务队列队尾
5. HTTP请求线程
   • 负责异步请求
   • 当监听到异步请求状态变更时，如果存在回调函数，该线程会将回调函数加入到任务队列队尾

关于JavaScript的执行顺序，就要进入本文的核心：Event Loop。

同步与异步执行顺序

1. JavaScript将任务分为同步任务和异步任务，同步任务进入主线中中，异步任务首先到Event Table进行回调函数注册。
2. 当异步任务的触发条件满足，将回调函数从Event Table压入Event Queue中。
3. 主线程里面的同步任务执行完毕，系统会去Event Queue中读取异步的回调函数。
4. 只要主线程空了，就会去Event Queue读取回调函数，这个过程被称为Event Loop。

• 触发条件满足: 举个栗子，setTimeout(cb, 1000)，当1000ms后，就讲cb压入Event Queue。
• 再举个栗子，ajax(请求条件, cb)，当http请求发送成功后，cb压入Event Queue。

Event Loop执行的流程如下：

下面一起来看一个例子，熟悉一下上述流程。

// 下面代码的打印结果？
// 同步任务 打印 first
console.log("first");     
setTimeout(() => {        
// 异步任务 压入Event Table 4ms之后 cb压入Event Queue
  console.log("second");
},0)
// 同步任务 打印last
console.log("last");     
// 读取Event Queue 打印second

有哪些异步任务会进入 Event Queue呢？

• DOM事件
• AJAX请求
• 定时器setTimeout和setlnterval
• ES6的Promise

异步任务的优先级

下面继续来看一个案例：

setTimeout(() => {
  console.log(1);
}, 1000)
new Promise(function(resolve){
    console.log(2);
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 99 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log(3)
});
console.log(4)

按照上面的学习：
可以很轻松得出案例的打印结果：2，4，1，3。

Promise定义部分为同步任务，回调部分为异步任务

将案例代码在控制台运行，最终返回结果却有些出人意料：

刚看到如此结果，我的第一感觉是，setTimeout函数1s触发太慢导致它加入Event Queue的顺序晚于Promise.then

于是我修改了setTimeout的回调时间为0(浏览器最小触发时间为4ms)，但结果仍为发生改变。

那么也就意味着，JavaScript的异步任务是存在优先级的。

宏任务和微任务

JavaScript除了广义上将任务划分为同步任务和异步任务，还对异步任务进行了更精细的划分。

• history traversal任务（h5当中的历史操作）
• process.nextTick（nodejs中的一个异步操作）
• MutationObserver（h5里面增加的，用来监听DOM节点变化的）

不同的任务会进入对应的Event Queue。

更新一下Event Loop的执行顺序图：

Event Loop执行过程

1. 代码开始执行，创建一个全局调用栈，script作为宏任务执行
2. 执行过程过同步任务立即执行，异步任务根据异步任务类型分别注册到微任务队列和宏任务队列
3. 同步任务执行完毕，查看微任务队列
   • 若存在微任务，将微任务队列全部执行(包括执行微任务过程中产生的新微任务)
   • 若无微任务，查看宏任务队列，执行第一个宏任务，宏任务执行完毕，查看微任务队列，重复上述操作，直至宏任务队列为空

总结

在上面学习的基础上，重新分析当前案例：

setTimeout(() => {
  console.log(1);
}, 1000)
new Promise(function(resolve){
    console.log(2);
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 99 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log(3)
});
console.log(4)

分析过程见下图：

附赠

文章的最后附赠经典烂大街面试题，可以测试一下自己的掌握程度。

console.log('script start');

setTimeout(() => {
  console.log('time1');
}, 1 * 2000);

Promise.resolve()
.then(function() {
  console.log('promise1');
}).then(function() {
  console.log('promise2');
});


async function foo() {
  await bar()
  console.log('async1 end')
}
foo()

async function errorFunc () {
  try {
    await Promise.reject('error!!!')
  } catch(e) {
    console.log(e)
  }
  console.log('async1');
  return Promise.resolve('async1 success')
}
errorFunc().then(res => console.log(res))

function bar() {
  console.log('async2 end') 
}

console.log('script end');