JS事件循環機制（event loop）之宏任務/微任務

時間 2019-11-06

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標籤： eventloop 事件機制 nodejavascript

原文地址：Tasks, microtasks, queues and scheduleshtml

鑑於上篇文章有提到過微任務與宏任務，因此，在此作個細緻補充：話很少說，直接進入正文：前端

[1] 本文主要根據網上資源總結而來，若有不對，請斧正。 [2] 須要知道的專業名詞術語：synchronous：同步任務、asynchronous：異步任務、task queue/callback queue：任務隊列、execution context stack：執行棧、heap：堆、stack：棧、macro-task：宏任務、micro-task：微任務html5

首先咱們要知道兩點：

JavaScript是單線程的語言
Event Loop是javascript的執行機制

javascript事件循環

js是單線程，就像學生排隊上廁所，學生須要排隊一個一個上廁所，同理js任務也要一個一個順序執行。若是一個任務耗時過長，那麼後一個任務也必須等着。那麼問題來了，假如咱們想瀏覽新聞，可是新聞包含的超清圖片加載很慢，難道咱們的網頁要一直卡着直到圖片徹底顯示出來？所以聰明的程序員將任務分爲兩類：java

同步任務
異步任務

從圖片可知，一個方法執行會向執行棧中加入這個方法的執行環境，在這個執行環境中還能夠調用其餘方法，甚至是本身，其結果不過是在執行棧中再添加一個執行環境。這個過程能夠是無限進行下去的，除非發生了棧溢出，即超過了所能使用內存的最大值。node

當咱們打開網站時，網頁的渲染過程就是一大堆同步任務，好比頁面骨架和頁面元素的渲染。而像加載圖片音樂之類佔用資源大耗時久的任務，就是異步任務。關於這部分有嚴格的文字定義，但本文的目的是用最小的學習成本完全弄懂執行機制程序員

先看一段代碼：

console.log('script start');

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

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

console.log('script end');
複製代碼

打印順序是什麼？正確答案是：script start, script end, promise1, promise2, setTimeout 已蒙圈。。。es6

爲何會出現這樣打印順序呢？

以下導圖（此圖從網站下載）

解讀：ajax

同步和異步任務分別進入不一樣的執行"場所"，同步的進入主線程，異步的進入Event Table並註冊函數
當指定的事情完成時，Event Table會將這個函數移入Event Queue。
主線程內的任務執行完畢爲空，會去Event Queue讀取對應的函數，進入主線程執行。
上述過程會不斷重複，也就是常說的Event Loop(事件循環)。

咱們不由要問了，那怎麼知道主線程執行棧爲空呢？js引擎存在monitoring process進程，會持續不斷的檢查主線程執行棧是否爲空，一旦爲空，就會去Event Queue那裏檢查是否有等待被調用的函數。chrome

看代碼：

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('發送成功!');
    }
})
console.log('代碼執行結束');
複製代碼

上面是一段簡易的ajax請求代碼：

ajax進入Event Table，註冊回調函數success。
執行console.log('代碼執行結束')。
ajax事件完成，回調函數success進入Event Queue。
主線程從Event Queue讀取回調函數success並執行。

相信經過上面的文字和代碼，你已經對js的執行順序有了初步瞭解。

微任務(Microtasks)、宏任務(task)？

微任務和宏任務皆爲異步任務，它們都屬於一個隊列，主要區別在於他們的執行順序，Event Loop的走向和取值。那麼他們之間到底有什麼區別呢？

一個掘金的老哥（ssssyoki）的文章摘要：那麼如此看來我給的答案仍是對的。可是js異步有一個機制，就是遇到宏任務，先執行宏任務，將宏任務放入eventqueue，而後在執行微任務，將微任務放入eventqueue最騷的是，這兩個queue不是一個queue。當你往外拿的時候先從微任務裏拿這個回掉函數，而後再從宏任務的queue上拿宏任務的回掉函數。我當時看到這我就服了還有這種騷操做。

而宏任務通常是：包括總體代碼script，setTimeout，setInterval、setImmediate。
微任務：原生Promise(有些實現的promise將then方法放到了宏任務中)、process.nextTick、Object.observe(已廢棄)、 MutationObserver 記住就好了。
process是什麼？

不廢話，看如下例子：

setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout無需再多言，你們對他的第一印象就是異步能夠延時執行，咱們常常這麼實現延時3秒執行：

setTimeout(() => {
    console.log('延時3秒');
},3000)
複製代碼

漸漸的setTimeout用的地方多了，問題也出現了，有時候明明寫的延時3秒，實際卻5，6秒才執行函數，這又咋回事啊？

setTimeout(() => {
    task();
},3000)
console.log('執行console');
複製代碼

根據前面咱們的結論，setTimeout是異步的，應該先執行console.log這個同步任務，因此咱們的結論是：

// 執行console
// task()
複製代碼

去驗證一下，結果正確！而後咱們修改一下前面的代碼：

setTimeout(() => {
    task()
},3000)

sleep(10000000)
複製代碼

乍一看其實差很少嘛，但咱們把這段代碼在chrome執行一下，卻發現控制檯執行task()須要的時間遠遠超過3秒，說好的延時三秒，爲啥如今須要這麼長時間啊？這時候咱們須要從新理解setTimeout的定義。咱們先說上述代碼是怎麼執行的：

task()進入Event Table並註冊,計時開始。
執行sleep函數，很慢，很是慢，計時仍在繼續。
3秒到了，計時事件timeout完成，task()進入Event Queue，可是sleep也太慢了吧，還沒執行完，只好等着。
sleep終於執行完了，task()終於從Event Queue進入了主線程執行。

上述的流程走完，咱們知道setTimeout這個函數，是通過指定時間後，把要執行的任務(本例中爲task())加入到Event Queue中，又由於是單線程任務要一個一個執行，若是前面的任務須要的時間過久，那麼只能等着，致使真正的延遲時間遠遠大於3秒。

咱們還常常遇到setTimeout(fn,0)這樣的代碼，0秒後執行又是什麼意思呢？是否是能夠當即執行呢？答案是不會的，setTimeout(fn,0)的含義是，指定某個任務在主線程最先可得的空閒時間執行，意思就是不用再等多少秒了，只要主線程執行棧內的同步任務所有執行完成，棧爲空就立刻執行。舉例說明：

//代碼1
console.log('先執行這裏');
setTimeout(() => {
    console.log('執行啦')
},0);

//代碼2
console.log('先執行這裏');
setTimeout(() => {
    console.log('執行啦')
},3000);

複製代碼

代碼1的輸出結果是：

先執行這裏
執行啦
複製代碼

代碼2的輸出結果是：

//先執行這裏
// ... 3s later
// 執行啦
複製代碼

關於setTimeout要補充的是，即使主線程爲空，0毫秒實際上也是達不到的。根據HTML的標準，最低是4毫秒。有興趣的同窗能夠自行了解。

setInterval

上面說完了setTimeout，固然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。他倆差很少，只不事後者是循環的執行。對於執行順序來講，setInterval會每隔指定的時間將註冊的函數置入Event Queue，若是前面的任務耗時過久，那麼一樣須要等待。

惟一須要注意的一點是，對於setInterval(fn,ms)來講，咱們已經知道不是每過ms秒會執行一次fn，而是每過ms秒，會有fn進入Event Queue。一旦setInterval的回調函數fn執行時間超過了延遲時間ms，那麼就徹底看不出來有時間間隔了。這句話請讀者仔細品味。

Promise與process.nextTick(callback)

Promise的定義和功能本文再也不贅述，能夠學習一下阮一峯老師的Promise
而process.nextTick(callback)相似node.js版的"setTimeout"，在事件循環的下一次循環中調用 callback 回調函數。

不一樣類型的任務會進入對應的Event Queue，好比`setTimeout`和`setInterval`會進入相同的Event Queue。

看例子：

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
},0)
let p = new Promise((resolve,reject)=>{
  console.log('Promise1')
  resolve()
})
p.then(()=>{
  console.log('Promise2')    
})
複製代碼

最後輸出結果是Promise1，Promise2，setTimeout1

Promise參數中的Promise1是同步執行的其次是由於Promise是microtasks，會在同步任務執行完後會去清空microtasks queues，最後清空完微任務再去宏任務隊列取值。

Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)
複製代碼

這回是嵌套，你們能夠看看，最後輸出結果是Promise1，setTimeout1，Promise2，setTimeout2

一開始執行棧的同步任務執行完畢，會去 microtasks queues 找清空 microtasks queues ，輸出Promise1，同時會生成一個異步任務 setTimeout1
去宏任務隊列查看此時隊列是 setTimeout1 在 setTimeout2 以前，由於setTimeout1執行棧一開始的時候就開始異步執行,因此輸出 setTimeout1
在執行setTimeout1時會生成Promise2的一個 microtasks ，放入 microtasks queues 中，接着又是一個循環，去清空 microtasks queues ，輸出 Promise2
清空完 microtasks queues ，就又會去宏任務隊列取一個，這回取的是 setTimeout2

以下圖：

最後咱們來分析一段較複雜的代碼，看看你是否真的掌握了js的執行機制：

console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
process.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})
複製代碼

第一輪事件循環流程分析以下：

總體script做爲第一個宏任務進入主線程，遇到console.log，輸出1。
遇到setTimeout，其回調函數被分發到宏任務Event Queue中。咱們暫且記爲setTimeout1。
遇到process.nextTick()，其回調函數被分發到微任務Event Queue中。咱們記爲process1。
遇到Promise，new Promise直接執行，輸出7。then被分發到微任務Event Queue中。咱們記爲then1。
又遇到了setTimeout，其回調函數被分發到宏任務Event Queue中，咱們記爲setTimeout2。

宏任務Event Queue	微任務Event Queue
setTimeout1	process1
setTimeout2	then1

上表是第一輪事件循環宏任務結束時各Event Queue的狀況，此時已經輸出了1和7。

咱們發現了process1和then1兩個微任務。

執行process1,輸出6。
執行then1，輸出8。

好了，第一輪事件循環正式結束，這一輪的結果是輸出1，7，6，8。那麼第二輪時間循環從setTimeout1宏任務開始：

首先輸出2。接下來遇到了process.nextTick()，一樣將其分發到微任務Event Queue中，記爲process2。
new Promise當即執行輸出4，then也分發到微任務Event Queue中，記爲then2

宏任務Event Queue	微任務Event Queue
setTimeout2	process3
	then3

第三輪事件循環宏任務執行結束，執行兩個微任務process3和then3。
輸出10。
輸出12。
第三輪事件循環結束，第三輪輸出9，11，10，12。
整段代碼，共進行了三次事件循環，完整的輸出爲1，7，6，8，2，4，3，5，9，11，10，12。(請注意，node環境下的事件監聽依賴libuv與前端環境不徹底相同，輸出順序可能會有偏差)