为什么要EventLoop?
JS 作为浏览器脚本语言,为了避免复杂的同步问题(例如用户操作事件以及操作DOM),这就决定了被设计成单线程语言,而且也将会一直保持是单线程的。而在单线程中若是遇到了耗时的操作(IO,定时器,网络请求)将会一直等待,CPU利用率将会大打折扣,时间大量浪费。所以需要设计一种方案让一些耗时的操作放在一边等待,让后面的函数先执行,于是有了EventLoop的设计。
将任务分为两种:
同步任务
异步任务
定时器都是异步操作
事件绑定都是异步操作
AJAX中一般采取的异步操作(虽然也可以同步)
回调函数(不严谨的异步)
阮一峰老师《JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop》
(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。
任务都会按顺序进入调用栈(call stack),即图1-1的stack,然后按栈的顺序依次执行。若全是同步任务,就会正常地顺序执行。当遇到异步任务时(其实就是执行到了一个耗时的任务,它发起后,需要它的回调函数等待拿到结果之后才继续进行)将会放到WebAPIs中(图1-1),等待这个耗时操作返回结果,也有网友把这个 WebAPIs 称之为 Event Table。如果异步任务在WebAPIs中等待有了结果(比如setTimeout的时间截止了,xhr得到响应结果了,用户click事件发生了),就会将这个结果作为一个事件置于任务队列中。 【或者称之为:注册回调函数】
那么任务队列又是什么?个人认为就是图中的callback queue,或称之为 Event Queue 。就是存放了各种耗时操作最后响应结果的各个事件(说白了,就是已经拿到结果的,就会从WebAPIs放到任务队列里来)
图 1-1 转自Philip Roberts的演讲《Help, I'm stuck in an event-loop》搞懂上面两段话后,就可以谈EventLoop的作用了:
在调用栈和任务队列之间进行“轮询”
但轮询的规则是:只有每当调用栈为空,才能去“询问”任务队列中是否有事件需要处理
若任务队列存在事件,则会将该事件相应的回调函数(异步操作)结束等待,置于调用栈中开始执行
如果调用栈一直不为空,那就一直不会“询问”任务队列
以上过程是不断循环的,js引擎中,存在一个叫monitoring process的进程,这个进程会不断的检查主线程的执行情况,一旦为空,就会去任务队列检查有哪些待执行的函数。这里的整个过程可以参考 一个工具 loupe 对整个调用过程进行查看。
图 1-2 loupe, 也是从其他地方发现的这个东西,很直观
针对call stack调用栈多说一句:通俗地讲,将调用栈比喻为程序员,各个任务比喻为需求,任务队列比喻为总监。当总监提需求时,程序员就要交接需求过来,然后完成它。如果没有需求,就一直等待总监给需求。给了就做,不给就等。
搞懂同步任务与异步任务的具体执行流程后,再谈谈为什么要设计宏任务和微任务。
为什么有宏任务、微任务?页面渲染事件,各种IO的完成事件等随时被添加到任务队列中,一直会保持先进先出的原则执行,我们不能准确地控制这些事件被添加到任务队列中的位置。但是这个时候突然有高优先级的任务需要尽快执行,那么若只有一种类型的任务就不合适了,所以引入了微任务队列。
至此,任务队列已被分为:
宏任务队列,即上文说的任务队列,callback queue,用于存放宏任务
微任务队列,再开辟一个队列,用于存放微任务
图 2-1 微任务Microtask Queue的加入
首先列举一下哪些是宏任务、哪些是微任务
宏任务:
script(主代码)
setTimeout()
setInterval()
postMessage
I/O
UI交互事件
setImmediate(Node.js)
requestAnimationFrame(浏览器)
微任务:
new Promise().then(回调)
MutationObserver(html5 新特性)