前端中的事件迴圈eventloop機制

wenzi0_0發表於2019-05-15

我們知道 js 是單執行緒執行的,那麼非同步的程式碼 js 是怎麼處理的呢?例如下面的程式碼是如何進行輸出的:

console.log(1);
setTimeout(function() {
    console.log(2);
}, 0);
new Promise(function(resolve) {
    console.log(3);
    resolve(Date.now());
}).then(function() {
    console.log(4);
});
console.log(5);
setTimeout(function() {
    new Promise(function(resolve) {
        console.log(6);
        resolve(Date.now());
    }).then(function() {
        console.log(7);
    });
}, 0);

在不執行的情況可以先猜測下最終的輸出,然後展開我們要說的內容。

1. 巨集任務與微任務

依據我們多年編寫 ajax 的經驗:js 應該是按照語句先後順序執行,在出現非同步時,則發起非同步請求後,接著往下執行,待非同步結果返回後再接著執行。但他內部是怎樣管理這些執行任務的呢?

在 js 中,任務分為巨集任務(macrotask)和微任務(microtask),這兩個任務分別維護一個佇列,均採用先進先出的策略進行執行!同步執行的任務都在巨集任務上執行。

巨集任務主要有:script(整體程式碼)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 互動事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 環境)。

微任務主要有:Promise.then、 MutationObserver、 process.nextTick(Node.js 環境)。

具體的操作步驟如下:

  1. 從巨集任務的頭部取出一個任務執行;
  2. 執行過程中若遇到微任務則將其新增到微任務的佇列中;
  3. 巨集任務執行完畢後,微任務的佇列中是否存在任務,若存在,則挨個兒出去執行,直到執行完畢;
  4. GUI 渲染;
  5. 回到步驟 1,直到巨集任務執行完畢;

這 4 步構成了一個事件的迴圈檢測機制,即我們所稱的eventloop

回到我們上面說的程式碼:

console.log(1);
setTimeout(function() {
    console.log(2);
}, 0);
new Promise(function(resolve) {
    console.log(3);
    resolve(Date.now());
}).then(function() {
    console.log(4);
});
console.log(5);
setTimeout(function() {
    new Promise(function(resolve) {
        console.log(6);
        resolve(Date.now());
    }).then(function() {
        console.log(7);
    });
}, 0);

執行步驟如下:

  1. 執行 log(1),輸出 1;
  2. 遇到 setTimeout,將回撥的程式碼 log(2)新增到巨集任務中等待執行;
  3. 執行 console.log(3),將 then 中的 log(4)新增到微任務中;
  4. 執行 log(5),輸出 5;
  5. 遇到 setTimeout,將回撥的程式碼 log(6, 7)新增到巨集任務中;
  6. 巨集任務的一個任務執行完畢,檢視微任務佇列中是否存在任務,存在一個微任務 log(4)(在步驟 3 中新增的),執行輸出 4;
  7. 取出下一個巨集任務 log(2)執行,輸出 2;
  8. 巨集任務的一個任務執行完畢,檢視微任務佇列中是否存在任務,不存在;
  9. 取出下一個巨集任務執行,執行 log(6),將 then 中的 log(7)新增到微任務中;
  10. 巨集任務執行完畢,存在一個微任務 log(7)(在步驟 9 中新增的),執行輸出 7;

因此,最終的輸出順序為:1, 3, 5, 4, 2, 6, 7;

我們在Promise.then實現一個稍微耗時的操作,這個步驟看起來會更加地明顯:

console.log(1);
var start = Date.now();
setTimeout(function() {
    console.log(2);
}, 0);
setTimeout(function() {
    console.log(4, Date.now() - start);
}, 400);
Promise.resolve().then(function() {
    var sum = function(a, b) {
        return Number(a) + Number(b);
    }
    var res = [];
    for(var i=0; i<5000000; i++) {
        var a = Math.floor(Math.random()*100);
        var b = Math.floor(Math.random()*200);
        res.push(sum(a, b));
    }
    res = res.sort();
    console.log(3);
})

Promise.then中,先生成一個500萬隨機數的陣列,然後對這個陣列進行排序。執行這段程式碼可以發現:馬上會輸出1,稍等一會兒才會輸出3,然後再輸出2。不論等待多長時間輸出3,2一定會在3的後面輸出。這也就印證了eventloop中的第3步操作,必須等所有的微任務執行完畢後,才開始下一個巨集任務。

同時,這段程式碼的輸出很有意思:

setTimeout(function() {
    console.log(4, Date.now() - start); // 4, 1380 電腦狀態的不同,輸出的時間差也不一樣
}, 400);

本來要設定的是400ms後輸出,但因為之前的任務耗時嚴重,導致之後的任務只能延遲往後排。也能說明,setTimeout和setInterval這種操作的延時是不準確的,這兩個方法只能大概將任務400ms之後的巨集任務中,但具體的執行時間,還是要看執行緒是否空閒。若前一個任務中有耗時的操作,或者有無限的微任務加入進來時,則會阻塞下一個任務的執行

2. async-await

從上面的程式碼中也能看到 Promise.then 中的程式碼是屬於微服務,那麼 async-await 的程式碼怎麼執行呢?比如下面的程式碼:

function A() {
    return Promise.resolve(Date.now());
}
async function B() {
    console.log(Math.random());
    let now = await A();
    console.log(now);
}
console.log(1);
B();
console.log(2);

其實,async-await 只是 Promise+generator 的一種語法糖而已。上面的程式碼我們改寫為這樣,可以更加清晰一點:

function B() {
    console.log(Math.random());
    A().then(function(now) {
        console.log(now);
    })
}
console.log(1);
B();
console.log(2);

這樣我們就能明白輸出的先後順序了: 1, 0.4793526730678652(隨機數), 2, 1557830834679(時間戳);

3. requestAnimationFrame

requestAnimationFrame也屬於執行是非同步執行的方法,但我任務該方法既不屬於巨集任務,也不屬於微任務。按照MDN中的定義:

window.requestAnimationFrame() 告訴瀏覽器——你希望執行一個動畫,並且要求瀏覽器在下次重繪之前呼叫指定的回撥函式更新動畫。該方法需要傳入一個回撥函式作為引數,該回撥函式會在瀏覽器下一次重繪之前執行

requestAnimationFrame是GUI渲染之前執行,但在微服務之後,不過requestAnimationFrame不一定會在當前幀必須執行,由瀏覽器根據當前的策略自行決定在哪一幀執行。

4. 總結

我們要記住最重要的兩點:js是單執行緒和eventloop的迴圈機制。

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