JS瀏覽器事件循環機制

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先來明白些概念性內容。

進程、線程

• 進程是系統分配的獨立資源，是 CPU 資源分配的基本單位，進程是由一個或者多個線程組成的。
• 線程是進程的執行流，是CPU調度和分派的基本單位，同個進程之中的多個線程之間是共享該進程的資源的。

瀏覽器內核

• 瀏覽器是多進程的，瀏覽器每個 tab 標籤都表明一個獨立的進程（也不必定，由於多個空白 tab 標籤會合併成一個進程），瀏覽器內核（瀏覽器渲染進程）屬於瀏覽器多進程中的一種。

• 瀏覽器內核有多種線程在工做。

  • GUI 渲染線程:

    • 負責渲染頁面，解析 HTML，CSS 構成 DOM 樹等，當頁面重繪或者因爲某種操做引發迴流都會調起該線程。
    • 和 JS 引擎線程是互斥的，當 JS 引擎線程在工做的時候，GUI 渲染線程會被掛起，GUI 更新被放入在 JS 任務隊列中，等待 JS 引擎線程空閒的時候繼續執行。

  • JS 引擎線程:

    • 單線程工做，負責解析運行 JavaScript 腳本。
    • 和 GUI 渲染線程互斥，JS 運行耗時過長就會致使頁面阻塞。

  • 事件觸發線程:

    • 當事件符合觸發條件被觸發時，該線程會把對應的事件回調函數添加到任務隊列的隊尾，等待 JS 引擎處理。

  • 定時器觸發線程:

    • 瀏覽器定時計數器並非由 JS 引擎計數的，阻塞會致使計時不許確。
    • 開啓定時器觸發線程來計時並觸發計時，計時完成後會被添加到任務隊列中，等待 JS 引擎處理。

  • http 請求線程:

    • http 請求的時候會開啓一條請求線程。
    • 請求完成有結果了以後，將請求的回調函數添加到任務隊列中，等待 JS 引擎處理。

JavaScript 引擎是單線程

JavaScript 引擎是單線程，也就是說每次只能執行一項任務，其餘任務都得按照順序排隊等待被執行，只有當前的任務執行完成以後纔會往下執行下一個任務。

HTML5 中提出了 Web-Worker API，主要是爲了解決頁面阻塞問題，可是並無改變 JavaScript 是單線程的本質。瞭解 Web-Worker。

JavaScript 事件循環機制

JavaScript 事件循環機制分爲瀏覽器和 Node 事件循環機制，二者的實現技術不同，瀏覽器 Event Loop 是 HTML 中定義的規範，Node Event Loop 是由 libuv 庫實現。這裏主要講的是瀏覽器部分。

Javascript 有一個 main thread 主線程和 call-stack 調用棧(執行棧)，全部的任務都會被放到調用棧等待主線程執行。

• JS 調用棧

  JS 調用棧是一種後進先出的數據結構。當函數被調用時，會被添加到棧中的頂部，執行完成以後就從棧頂部移出該函數，直到棧內被清空。

• 同步任務、異步任務

  JavaScript 單線程中的任務分爲同步任務和異步任務。同步任務會在調用棧中按照順序排隊等待主線程執行，異步任務則會在異步有告終果後將註冊的回調函數添加到任務隊列(消息隊列)中等待主線程空閒的時候，也就是棧內被清空的時候，被讀取到棧中等待主線程執行。任務隊列是先進先出的數據結構。

• Event Loop

  調用棧中的同步任務都執行完畢，棧內被清空了，就表明主線程空閒了，這個時候就會去任務隊列中按照順序讀取一個任務放入到棧中執行。每次棧內被清空，都會去讀取任務隊列有沒有任務，有就讀取執行，一直循環讀取-執行的操做，就造成了事件循環。

• 定時器

  定時器會開啓一條定時器觸發線程來觸發計時，定時器會在等待了指定的時間後將事件放入到任務隊列中等待讀取到主線程執行。

  定時器指定的延時毫秒數其實並不許確，由於定時器只是在到了指定的時間時將事件放入到任務隊列中，必需要等到同步的任務和現有的任務隊列中的事件所有執行完成以後，纔會去讀取定時器的事件到主線程執行，中間可能會存在耗時比較久的任務，那麼就不可能保證在指定的時間執行。

• 宏任務(macro-task)、微任務(micro-task)

  除了廣義的同步任務和異步任務，JavaScript 單線程中的任務能夠細分爲宏任務和微任務。

  macro-task包括：script(總體代碼), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering。

  micro-task包括：process.nextTick, Promises, Object.observe, MutationObserver。

  console.log(1);
      setTimeout(function() {
          console.log(2);
      })
      var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
          console.log(3);
          resolve();
      })
      promise.then(function() {
          console.log(4);
      })
      console.log(5);

  示例中，setTimeout 和 Promise被稱爲任務源，來自不一樣的任務源註冊的回調函數會被放入到不一樣的任務隊列中。

  有了宏任務和微任務的概念後，那 JS 的執行順序是怎樣的？是宏任務先仍是微任務先？

  第一次事件循環中，JavaScript 引擎會把整個 script 代碼當成一個宏任務執行，執行完成以後，再檢測本次循環中是否尋在微任務，存在的話就依次從微任務的任務隊列中讀取執行完全部的微任務，再讀取宏任務的任務隊列中的任務執行，再執行全部的微任務，如此循環。JS 的執行順序就是每次事件循環中的宏任務-微任務。

  • 上面的示例中，第一次事件循環，整段代碼做爲宏任務進入主線程執行。
  • 遇到了 setTimeout ，就會等到過了指定的時間後將回調函數放入到宏任務的任務隊列中。
  • 遇到 Promise，將 then 函數放入到微任務的任務隊列中。
  • 整個事件循環完成以後，會去檢測微任務的任務隊列中是否存在任務，存在就執行。
  • 第一次的循環結果打印爲: 1,3,5,4。
  • 接着再到宏任務的任務隊列中按順序取出一個宏任務到棧中讓主線程執行，那麼在此次循環中的宏任務就是 setTimeout 註冊的回調函數，執行完這個回調函數，發如今此次循環中並不存在微任務，就準備進行下一次事件循環。
  • 檢測到宏任務隊列中已經沒有了要執行的任務，那麼就結束事件循環。
  • 最終的結果就是 1,3,5,4,2。

參考

• http://www.javashuo.com/article/p-cmtsxzha-h.html
• http://www.javashuo.com/article/p-tsoxugsx-cm.html
• http://www.javashuo.com/article/p-apnenkgt-db.html
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/26229293