標籤： eventloop 事件機制 node
原文地址：Tasks, microtasks, queues and schedules
鑑於上篇文章有提到過 微任務與巨集任務，所以，在此做個細緻補充： 話不多說，直接進入正文：
[1] 本文主要根據網上資源總結而來，如有不對，請斧正。 [2] 需要知道的專業名詞術語：synchronous：同步任務、asynchronous：非同步任務、task queue/callback queue：任務佇列、execution context stack：執行棧、heap：堆、stack：棧、macro-task：巨集任務、micro-task：微任務
首先我們要知道兩點：
- JavaScript是單執行緒的語言
- Event Loop是javascript的執行機制
javascript事件迴圈
js是單執行緒，就像學生排隊上廁所，學生需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。如果一個任務耗時過長，那麼後一個任務也必須等著。那麼問題來了，假如我們想瀏覽新聞，但是新聞包含的超清圖片載入很慢，難道我們的網頁要一直卡著直到圖片完全顯示出來？因此聰明的程式設計師將任務分為兩類：
- 同步任務
- 非同步任務
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可以呼叫其他方法，甚至是自己，其結果不過是在執行棧中再新增一個執行環境。這個過程可以是無限進行下去的，除非發生了棧溢位，即超過了所能使用記憶體的最大值。
當我們開啟網站時，網頁的渲染過程就是一大堆同步任務，比如頁面骨架和頁面元素的渲染。而像載入圖片音樂之類佔用資源大耗時久的任務，就是非同步任務。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徹底弄懂執行機制
先看一段程式碼：
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');
複製程式碼列印順序是什麼？ 正確答案是：script start, script end, promise1, promise2, setTimeout 已蒙圈。。。
為什麼會出現這樣列印順序呢？
- 如下導圖（此圖從網站下載）
解讀：
- 同步和非同步任務分別進入不同的執行"場所"，同步的進入主執行緒，非同步的進入Event Table並註冊函式
- 當指定的事情完成時，Event Table會將這個函式移入Event Queue。
- 主執行緒內的任務執行完畢為空，會去Event Queue讀取對應的函式，進入主執行緒執行。
- 上述過程會不斷重複，也就是常說的Event Loop(事件迴圈)。
我們不禁要問了，那怎麼知道主執行緒執行棧為空呢？js引擎存在monitoring process程式，會持續不斷的檢查主執行緒執行棧是否為空，一旦為空，就會去Event Queue那裡檢查是否有等待被呼叫的函式。
看程式碼：
let data = [];
$.ajax({
url:www.javascript.com,
data:data,
success:() => {
console.log('傳送成功!');
}
})
console.log('程式碼執行結束');
複製程式碼上面是一段簡易的ajax請求程式碼：
- ajax進入Event Table，註冊回撥函式success。
- 執行console.log('程式碼執行結束')。
- ajax事件完成，回撥函式success進入Event Queue。
- 主執行緒從Event Queue讀取回撥函式success並執行。
相信通過上面的文字和程式碼，你已經對js的執行順序有了初步瞭解。
微任務(Microtasks)、巨集任務(task)？
微任務和巨集任務皆為非同步任務，它們都屬於一個佇列，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還是對的。但是js非同步有一個機制，就是遇到巨集任務，先執行巨集任務，將巨集任務放入eventqueue，然後在執行微任務，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裡拿這個回掉函式，然後再從巨集任務的queue上拿巨集任務的回掉函式。 我當時看到這我就服了還有這種騷操作。
- 而巨集任務一般是：包括整體程式碼script，setTimeout，setInterval、setImmediate。
- 微任務：原生Promise(有些實現的promise將then方法放到了巨集任務中)、process.nextTick、Object.observe(已廢棄)、 MutationObserver 記住就行了。
- process是什麼？
不廢話，看以下例子：
setTimeout
大名鼎鼎的setTimeout無需再多言，大家對他的第一印象就是非同步可以延時執行，我們經常這麼實現延時3秒執行：
setTimeout(() => {
console.log('延時3秒');
},3000)
複製程式碼漸漸的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秒才執行函式，這又咋回事啊？
setTimeout(() => {
task();
},3000)
console.log('執行console');
複製程式碼根據前面我們的結論，setTimeout是非同步的，應該先執行console.log這個同步任務，所以我們的結論是：
// 執行console
// task()
複製程式碼去驗證一下，結果正確！ 然後我們修改一下前面的程式碼：
setTimeout(() => {
task()
},3000)
sleep(10000000)
複製程式碼乍一看其實差不多嘛，但我們把這段程式碼在chrome執行一下，卻發現控制檯執行task()需要的時間遠遠超過3秒，說好的延時三秒，為啥現在需要這麼長時間啊？
這時候我們需要重新理解setTimeout的定義。我們先說上述程式碼是怎麼執行的：
- task()進入Event Table並註冊,計時開始。
- 執行sleep函式，很慢，非常慢，計時仍在繼續。
- 3秒到了，計時事件timeout完成，task()進入Event Queue，但是sleep也太慢了吧，還沒執行完，只好等著。
- sleep終於執行完了，task()終於從Event Queue進入了主執行緒執行。
上述的流程走完，我們知道setTimeout這個函式，是經過指定時間後，把要執行的任務(本例中為task())加入到Event Queue中，又因為是單執行緒任務要一個一個執行，如果前面的任務需要的時間太久，那麼只能等著，導致真正的延遲時間遠遠大於3秒。
我們還經常遇到setTimeout(fn,0)這樣的程式碼，0秒後執行又是什麼意思呢？是不是可以立即執行呢？
答案是不會的，setTimeout(fn,0)的含義是，指定某個任務在主執行緒最早可得的空閒時間執行，意思就是不用再等多少秒了，只要主執行緒執行棧內的同步任務全部執行完成，棧為空就馬上執行。舉例說明：
//程式碼1
console.log('先執行這裡');
setTimeout(() => {
console.log('執行啦')
},0);
//程式碼2
console.log('先執行這裡');
setTimeout(() => {
console.log('執行啦')
},3000);
複製程式碼程式碼1的輸出結果是：
先執行這裡
執行啦
複製程式碼程式碼2的輸出結果是：
//先執行這裡
// ... 3s later
// 執行啦
複製程式碼關於setTimeout要補充的是，即便主執行緒為空，0毫秒實際上也是達不到的。根據HTML的標準，最低是4毫秒。有興趣的同學可以自行了解。
setInterval
上面說完了setTimeout，當然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。他倆差不多，只不過後者是迴圈的執行。對於執行順序來說，setInterval會每隔指定的時間將註冊的函式置入Event Queue，如果前面的任務耗時太久，那麼同樣需要等待。
唯一需要注意的一點是，對於setInterval(fn,ms)來說，我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的回撥函式fn執行時間超過了延遲時間ms，那麼就完全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的定義和功能本文不再贅述，可以學習一下 阮一峰老師的Promise
- 而process.nextTick(callback)類似node.js版的"setTimeout"，在事件迴圈的下一次迴圈中呼叫 callback 回撥函式。
不同型別的任務會進入對應的Event Queue，比如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')
})
複製程式碼最後輸出結果是Promise1，Promise2，setTimeout1
Promise引數中的Promise1是同步執行的 其次是因為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巨集任務佇列取值。
Promise.resolve().then(()=>{
console.log('Promise1')
setTimeout(()=>{
console.log('setTimeout2')
},0)
})
setTimeout(()=>{
console.log('setTimeout1')
Promise.resolve().then(()=>{
console.log('Promise2')
})
},0)
複製程式碼這回是巢狀，大家可以看看，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，同時會生成一個非同步任務 setTimeout1 - 去巨集任務佇列檢視此時佇列是 setTimeout1 在 setTimeout2 之前，因為setTimeout1執行棧一開始的時候就開始非同步執行,所以輸出
setTimeout1 - 在執行setTimeout1時會生成Promise2的一個 microtasks ，放入 microtasks queues 中，接著又是一個迴圈，去清空 microtasks queues ，輸出
Promise2 - 清空完 microtasks queues ，就又會去巨集任務佇列取一個，這回取的是
setTimeout2
如下圖：
最後我們來分析一段較複雜的程式碼，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')
})
})
複製程式碼第一輪事件迴圈流程分析如下：
- 整體script作為第一個巨集任務進入主執行緒，遇到console.log，輸出
1。 - 遇到setTimeout，其回撥函式被分發到巨集任務Event Queue中。我們暫且記為
setTimeout1。 - 遇到process.nextTick()，其回撥函式被分發到微任務Event Queue中。我們記為
process1。 - 遇到Promise，new Promise直接執行，輸出7。then被分發到微任務Event Queue中。我們記為
then1。 - 又遇到了setTimeout，其回撥函式被分發到巨集任務Event Queue中，我們記為
setTimeout2。
| 巨集任務Event Queue | 微任務Event Queue |
|---|---|
| setTimeout1 | process1 |
| setTimeout2 | then1 |
- 上表是第一輪事件迴圈巨集任務結束時各Event Queue的情況，此時已經輸出了
1和7。
我們發現了process1和then1兩個微任務。
- 執行process1,輸出
6。 - 執行then1，輸出
8。
好了，第一輪事件迴圈正式結束，這一輪的結果是輸出1，7，6，8。那麼第二輪時間迴圈從setTimeout1巨集任務開始：
- 首先輸出
2。接下來遇到了process.nextTick()，同樣將其分發到微任務Event Queue中，記為process2。 - new Promise立即執行輸出
4，then也分發到微任務Event Queue中，記為then2
| 巨集任務Event Queue | 微任務Event Queue |
|---|---|
| setTimeout2 | process3 |
| then3 |
-
第三輪事件迴圈巨集任務執行結束，執行兩個微任務process3和then3。
-
輸出
10。 -
輸出
12。 -
第三輪事件迴圈結束，第三輪輸出
9，11，10，12。 -
整段程式碼，共進行了三次事件迴圈，完整的輸出為
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與前端環境不完全相同，輸出順序可能會有誤差)
結尾
希望大家看了本篇文章都有收穫 ...