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js运行机制详解(Event Loop)

最近研究了一下js运行机制的问题,发现了很多有意思的东西,在此抛个砖,如有不对的地方欢迎指正~

1.基础知识

  • js作为浏览器脚本语言,它的主要用途是与用户互动,以及操作DOM,因此js是单线程,也避免了同时操作同一个DOM的矛盾问题;

  • 为了利用多核CPU的计算能力,H5的Web Worker实现的“多线程”实际上指的是“多子线程”,完全受控于主线程,且不允许操作DOM;

  • js引擎存在monitoring process进程,会持续不断的检查主线程执行栈是否为空,一旦为空,就会去Event Queue那里检查是否有等待被调用的函数。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)

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

  • 如果在微任务执行期间微任务队列加入了新的微任务,会将新的微任务加入队列尾部,之后也会被执行。

2.js中的异步操作

  • setTimeOut

  • setInterval

  • ajax

  • promise

  • I/O

3.同步任务 or 异步任务

  • 同步任务(synchronous):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(asynchronous):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。

4.宏任务 or 微任务

这里需要注意的是new Promise是会进入到主线程中立刻执行,而promise.then则属于微任务。

  • 宏任务(macro-task):整体代码script、setTimeOut、setInterval

  • 微任务(mincro-task):promise.then、promise.nextTick(node)

5.Event Loop事件循环

  1. 整体的script(作为第一个宏任务)开始执行的时候,会把所有代码分为两部分:“同步任务”、“异步任务”;

  2. 同步任务会直接进入主线程依次执行;

  3. 异步任务会再分为宏任务和微任务;

  4. 宏任务进入到Event Table中,并在里面注册回调函数,每当指定的事件完成时,Event Table会将这个函数移到Event Queue中;

  5. 微任务也会进入到另一个Event Table中,并在里面注册回调函数,每当指定的事件完成时,Event Table会将这个函数移到Event Queue中;

  6. 当主线程内的任务执行完毕,主线程为空时,会检查微任务的Event Queue,如果有任务,就全部执行,如果没有就执行下一个宏任务;

  7. 上述过程会不断重复,这就是Event Loop事件循环;

6.代码示例

    a.第一个例子
console.log(1)setTimeout(function(){ console.log(2)},0)console.log(3)// 执行结果:1 3 2
/** 分析: 1.console.log(1)是同步任务,直接打印1; 2.setTimeout是异步任务,且是宏函数,放到宏函数队列中,等待下次Event Loop才会执行; 3.console.log(3)是同步任务,直接打印3; 4.主线程执行完毕,没有微任务,那么执行第二个宏任务setTimeout,打印2; 5.结果:1,3,2*/
    b.第二个例子
setTimeout(function(){ console.log(1)});new Promise(function(resolve){ console.log(2); for(var i = 0; i < 10000; i++){ i == 9999 && resolve(); }}).then(function(){ console.log(3)});console.log(4);// 执行结果:2, 4, 3, 1
/** 分析 1.setTimeout是异步,且是宏函数,放到宏函数队列中; 2.new Promise是同步任务,直接执行,打印2,并执行for循环; 3.promise.then是微任务,放到微任务队列中; 4.console.log(4)同步任务,直接执行,打印4; 5.此时主线程任务执行完毕,检查微任务队列中,有promise.then,执行微任务,打印3; 6.微任务执行完毕,第一次循环结束;从宏任务队列中取出第一个宏任务到主线程执行,打印1; 7.结果:2,4,3,1*/

    c.第三个例子

console.log(1);setTimeout(function() { console.log(2);}, 0);Promise.resolve().then(function() { console.log(3);}).then(function() { console.log('4.我是新增的微任务');});console.log(5);// 执行结果:1,5,3,4.我是新增的微任务,2
/** 分析: 1.console.log(1)是同步任务,直接执行,打印1; 2.setTimeout是异步,且是宏函数,放到宏函数队列中; 3.Promise.resolve().then是微任务,放到微任务队列中; 4.console.log(5)是同步任务,直接执行,打印5; 5.此时主线程任务执行完毕,检查微任务队列中,有Promise.resolve().then,执行微任务,打印3; 6.此时发现第二个.then任务,属于微任务,添加到微任务队列,并执行,打印4.我是新增的微任务; 7.这里强调一下,微任务执行过程中,发现新的微任务,会把这个新的微任务添加到队列中,微任务队列依次执行完毕后,才会执行下一个循环; 8.微任务执行完毕,第一次循环结束;取出宏任务队列中的第一个宏任务setTimeout到主线程执行,打印2; 9.结果:1,5,3,4.我是新增的微任务,2*/

    d.第四个例子

function add(x, y) { console.log(1) setTimeout(function() { // timer1 console.log(2) }, 1000)}add();
setTimeout(function() { // timer2 console.log(3)})new Promise(function(resolve) { console.log(4) setTimeout(function() { // timer3 console.log(5) }, 100) for(var i = 0; i < 100; i++) { i == 99 && resolve() }}).then(function() { setTimeout(function() { // timer4 console.log(6) }, 0) console.log(7)})console.log(8)//执行结果:1,4,8,7,3,6,5,2
/** 分析: 1.add()是同步任务,直接执行,打印1; 2.add()里面的setTimeout是异步任务且宏函数,记做timer1放到宏函数队列; 3.add()下面的setTimeout是异步任务且宏函数,记做timer2放到宏函数队列; 4.new Promise是同步任务,直接执行,打印4; 5.Promise里面的setTimeout是异步任务且宏函数,记做timer3放到宏函数队列; 6.Promise里面的for循环,同步任务,执行代码; 7.Promise.then是微任务,放到微任务队列; 8.console.log(8)是同步任务,直接执行,打印8; 9.此时主线程任务执行完毕,检查微任务队列中,有Promise.then,执行微任务,发现有setTimeout是异步任务且宏函数,记做timer4放到宏函数队列; 10.微任务队列中的console.log(7)是同步任务,直接执行,打印7; 11.微任务执行完毕,第一次循环结束; 12.检查宏任务Event Table,里面有timer1、timer2、timer3、timer4,四个定时器宏任务,按照定时器延迟时间得到可以执行的顺序,即Event Queue:timer2、timer4、timer3、timer1,取出排在第一个的timer2; 13.取出timer2执行,console.log(3)同步任务,直接执行,打印3; 14.没有微任务,第二次Event Loop结束; 15.取出timer4执行,console.log(6)同步任务,直接执行,打印6; 16.没有微任务,第三次Event Loop结束; 17.取出timer3执行,console.log(5)同步任务,直接执行,打印5; 18.没有微任务,第四次Event Loop结束; 19.取出timer1执行,console.log(2)同步任务,直接执行,打印2; 20.没有微任务,也没有宏任务,第五次Event Loop结束; 21.结果:1,4,8,7,3,6,5,2*/
    e.第五个例子
setTimeout(function() { // timer1 console.log(1); setTimeout(function() { // timer3 console.log(2); })}, 0);setTimeout(function() { // timer2 console.log(3);}, 0);//执行结果:1,3,2
/** 分析: 1.第一个setTimeout是异步任务且宏函数,记做timer1放到宏函数队列; 2.第三个setTimeout是异步任务且宏函数,记做timer2放到宏函数队列; 3.没有微任务,第一次Event Loop结束; 4.取出timer1,console.log(1)同步任务,直接执行,打印1; 5.timer1里面的setTimeout是异步任务且宏函数,记做timer3放到宏函数队列; 6.没有微任务,第二次Event Loop结束; 7.取出timer2,console.log(3)同步任务,直接执行,打印3; 8.没有微任务,第三次Event Loop结束; 9.取出timer3,console.log(2)同步任务,直接执行,打印2; 10.没有微任务,也没有宏任务,第四次Event Loop结束; 11.结果:1,3,2*/