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理清浏览器下的事件循环机制(Event Loop)

nemo / 2990人阅读

摘要:何为事件循环机制的任务分两种,分别是同步任务和异步任务。如上图所示主线程在执行代码的时候,遇到异步任务进入并注册回调函数,有了运行结果后将它添加到事件队列中,然后继续执行下面的代码,直到同步代码执行完。

我们知道,JavaScript作为浏览器的脚本语言,起初是为了与用户交互和操作DOM,为了避免因为同时操作了同一DOM节点而引起冲突,被设计成为一种单线程语言。

而单线程语言最大的特性就是同一时间只能做一件事,这个任务未完成下一个任务就要等待,这样无疑是对资源的极大浪费,而且严重时会引起阻塞,造成用户体验极差。这个时候就引出了异步的概念,而异步的核心就是事件循环机制Event Loop。

何为事件循环机制?

JavaScript的任务分两种,分别是同步任务和异步任务。

同步任务: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: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。

如上图所示:

主线程在执行代码的时候,遇到异步任务进入Event Table并注册回调函数,有了运行结果后将它添加到事件队列(callback queue)中,然后继续执行下面的代码,直到同步代码执行完。

主线程执行完同步代码后,读取callback queue中的任务,如果有可执行任务则进入主线程执行

不断重复以上步骤,就形成了事件循环(Event Loop)

结合上面步骤分析下这个例子:

1. 执行主线程同步任务,输出start【1】,继续往下执行
2. 遇到setTimeout,进入event table注册setTimeout回调,setTimeout回调执行完后,继续往下执行
3. 输出end【2】,同步任务执行完毕
4. 进入event queue,检查是否有可执行任务,取出event queue中setTimeout任务开始执行,输出setTimeout【3】

结果依次为:start -> end -> setTimeout

浏览器环境下的异步任务
在浏览器和node中的事件循环与执行机制是不同的,要注意区分,不要搞混。
执行过程

浏览器环境的异步任务分为宏任务(macroTask)和微任务(microtask),当满足条件时会分别被放进宏任务队列和微任务队列(先进先出),等待被执行。

微任务:
promise,MutationObserver

宏任务:
script整体,setTimeout & setIntervat,I/O,UI render。

执行过程如下:

如图所示:

1. 把整体的script代码作为宏任务执行
2. 执行过程中如果遇到宏任务和微任务,满足条件时分别添加至宏任务队列和微任务队列
3. 执行完一个宏任务后,取出所有微任务依次执行,如果微任务一直有新的被添加进来,则一直执行,直到把微任务队列清空
4. 不断重复2和3,直到所有任务被清空,结束执行。

分析:

第一轮:

输出start【1】,将setTimeout回调函数@1,放进宏任务队列;

将setTimeout回调函数@2,放进宏任务队列;

将setTimeout回调函数@3,放进宏任务队列;

执行new Promise函数输出promise4【2】,将Promise.then@1放进微任务队列;

输出end【3】,此时队列如下所示:

第一轮宏任务执行完毕,开始执行微任务,取出微任务Promise.then@1,输出promise5【4】,此时微任务队列被清空,开始第二轮执行。

第二轮:

取出宏任务setTimeout回调函数@1,输出timer1【5】,将回调函数中的Promise.then@2放进微任务队列;

宏任务setTimeout回调函数@1中无宏任务,开始执行微任务,取出Promise.then@2,输出promise1【6】,此时:

setTimeout回调函数@1中宏任务队列和微任务队列均被清空,开始第三轮执行

第三轮:

取出宏任务setTimeout回调函数@2,输出timer2【7】,将Promise.then@3放进微任务队列;

setTimeout回调函数@2中无宏任务,开始执行微任务,取出Promise.then@3,输出promise2【8】,此时:

宏任务setTimeout回调函数@2中宏任务队列和微任务队列均被清空,开始第四轮执行

第四轮:

取出宏任务setTimeout回调函数@3,输出timer3【9】,将Promise.then@4放进微任务队列;

setTimeout回调函数@3中无宏任务,开始执行微任务,取出Promise.then@4,输出promise3【10】

现在宏任务对列和微任务队列都被清空了,完成执行,结果为:start > promise4 > end > promise5 > timer1 > promise1 > timer2 > promise2 > timer3 > promise3

引入 async/await

asnyc知识点传送门

await表达式的运算结果取决于它右侧的结果

当遇到await时,会阻塞函数体内部处于await后面的代码,跳出去执行该函数外部的同步代码,当外部同步代码执行完毕,再回到该函数内部执行剩余的代码

补充aynsc的一点知识:

如果aynsc函数中return一个直接量,async 会把这个直接量通过Promise.resolve()封装成Promise对象,如果什么都没return,会被封装成Promise.resolve(undefined)

那么 引入了async await之后的执行过程是怎样的呢?

分析:

第一轮:

执行同步代码,输出:script start【1】,将setTimeout回调@1放入宏任务队列;

进入aynsc1函数中,执行同步代码输出:async1 start【2】,遇到await从右向左执行,进入async2函数,输出:async2【3】;aynsc2函数体中未返回任何东西等价于返回了Promise.resolve(undefined),拿到返回值后进入aynsc1函数体中,继续执行剩下的部分,这时候aynsc1中注释部分等价于:

async function async1() {
  console.log("async1 start");
  //await async2();
  //console.log("async1 end");
   await new Promise((resolve) => resolve()).then(resolve => {
     console.log("async1 end")
   })
}

将Promise.then@1推入到微任务队列;

继续执行同步代码,输出:promise1【4】,将Promise.then@2推入微任务队列

继续执行同步代码,输出:script end【5】,第一轮宏队列任务执行完毕,此时如下:

开始执行微任务,取出微任务Promise.then@1,值为undefined,这个时候Promise.then@1完成执行,则await aynsc2()得到了值也完成了执行,不再阻塞后面代码,那么执行同步代码输出:async1 end【6】;

取出微任务Promise.then@2,输出:promise2【7】,微任务全部执行完毕,现在开始第二轮执行

第二轮:

取出宏任务队列中的setTimeout@1,输出setTimeout【8】

所有任务队列均为空,结束执行,输出结果为:script start > async1 start > async2 > promise1 > script end > async1 end > promise2 > setTimeout

补充谷歌浏览器测试结果:

借用一个例子:await一个直接值的情况

分析:

第一轮:

执行同步函数,输出:1【1】,进入async1函数中,输出:2【2】,这个时候await虽然接收了一个直接值,但是还是要先执行外边的同步代码之后才能执行await后边的值

继续执行同步代码,输出:3【3】,进入Promise函数,输出:4【4】,将Promise.then推入微任务队列

同步代码执行完毕,进入 async1函数中输出:5【5】

宏任务执行完毕,进入微任务队列,开始执行微任务;取出Promise.then,输出:6【6】

任务队列为空,执行完毕,结果为: 1 > 2 > 3 > 4 > 5 > 6

再借个例子,这个有点复杂

分析:

第一轮:

将setTimeOut@1放入宏任务列队;

执行async1()函数体内的函数,输出:1【1】,遇到await,进入aynsc2函数体,输出:2【2】,将该函数体内promise.then@1放入微任务队列中;

执行New promise .. 输出3【3】,将该函数体内Promise.then@2放入微任务队列中,第一轮宏任务执行完毕,此时:

开始执行第一轮微任务,取出Promise.then@1,输出:4【4】,此时async2函数执行完毕,进入aynsc1函数,此时改动下aynsc1函数,等价于:

async function async1() {
  console.log("1")
  //const data = await async2()
  //console.log("6")
   const data = await new Promise(resolve => resolve("async2的结果")).then((resolve) => {
                    console.log(6); 
                    return resolve;
                })

   return data;
}

将上面promise.then@3推入微任务队列中,此时:

接着执行微任务,取出promise.then@2,输出:5【5】,取出promise.then@3,输出:6【6】,此时函数async1执行完成,接着执行async1().then(...),将async1().then@1推到微任务队列中,取出async1().then@1,输出:7【7】和 "async2的结果"【8】;

第一轮任务执行完毕,开始执行第二轮,此时:

第二轮:

开始执行第二轮宏任务,将setTimeOut@1取出执行,输出8【9】,完毕。

所以任务被执行完毕,结果为:1 > 2 > 3 > 4 > 5 > 6 > 7 > async2的结果 > 8

------------------------ END ----------------------------

PS: 好记性不如烂笔头,看了那么多资料,还是想总结一下,不然过一阵子就忘记了,如果辛苦指出哦,谢谢~

参考资料:

理解 JavaScript 的 async/await
浏览器和Node不同的事件循环(Event Loop)
Event Loop 原来是这么回事
这一次,彻底弄懂 JavaScript 执行机制
从event loop到async await来了解事件循环机制
...

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