Event Loop 原來是這麼回事

lentoo發表於2019-01-10
OOP

前沿

從前有座山，山裡有座廟，廟裡有個小和尚在講故事、講什麼呢？講的是：

從前有座山，山裡有座廟，廟裡有個小和尚在講故事、講什麼呢？講的是：

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...

請看一個小故事

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以前有一個餐廳，這個餐廳有一個老闆和一個廚師，自己創業的，剛開始起步階段，沒有資金請員工，所以自己來當老闆兼服務員。

來這家餐廳的顧客有這四種型別

  1. 超級VIP客戶
  2. VIP客戶
  3. 普通的客戶
  4. 賴賬的客戶

作為VIP顧客，肯定得有VIP特權。

  • 優先上菜
  • 同等VIP，先點菜的先上菜

所以這個店的上菜順序跟身份和點菜的順序有關，

超級VIP客戶 > VIP客戶 > 普通客戶 > 賴賬的客戶

一天、老闆開始營業後，陸陸續續的來了一些人進來點餐吃飯。

  • 第一個進來的是普通的客戶，點了一道回鍋肉

  • 第二個進來的是充了錢的VIP客戶，點了一道小龍蝦

  • 第三個進來的是賴賬的客戶，點了很多菜

  • 第四個進來的是一個超級VIP客戶，點了一道酸菜魚

由於這個店只有一個人，所以老闆招待好他們點完餐之後就去炒菜了。根據上面提到的順序，所以會先炒超級VIP客戶點的菜、然後到VIP客戶點的菜、然後到普通客戶點的菜、最後到賴賬的客戶點的菜

讓我們用虛擬碼看看如何實現這個邏輯

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我們定義了四個function

  • superVipOrder(name, dish) 用來表示超級VIP使用者下單點菜
  • vipOrder(name, dish) 用來表示VIP使用者下單點菜
  • order(name, dish) 用來表示普通使用者下單點菜
  • groupOrder(name, dish) 用來表示賴賬的客戶下單點菜

Event Loop 原來是這麼回事

根據上面提到的上菜規則，

超級VIP客戶 > VIP客戶 > 普通客戶 > 賴賬的客戶

實際的上菜順序我們可以知道是

Event Loop 原來是這麼回事

那麼問題來了，那些function都是什麼呢？

其實很簡單，這些function都對應著JavaScript中的一些非同步函式

// 超級VIP客戶
// 微任務，將回撥加入到  執行佇列，優先執行
function superVipOrder(name, dish, order) {
  process.nextTick(() => {
    console.log(red(`superVip顧客 ${name} 點了 ${dish} 已經上了`));
  });
}
複製程式碼
// VIP客戶
// 微任務，將回撥加入到  執行佇列，優先執行，優先順序比process.nextTick低
function vipOrder(name, dish, order) {
  new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(true);
  }).then(() => {
    console.log(blue(`vip顧客 ${name} 點了 ${dish} 已經上了`));
  });
}
複製程式碼
// 普通客戶下單
// 巨集任務，將回撥加入到 巨集任務的執行佇列中
function order(name, dish, order) {
  setTimeout(() => {
    console.log(yellow(`普通顧客 ${name} 點了 ${dish} 已經上了`));
  }, 0);
}
複製程式碼
// 賴賬的客戶下單
function groupOrder(name, dish, order) {
  setImmediate(() => {
    console.log(green(`賴賬的顧客 ${name} 點了 ${dish} 已經上了`));
  });
}
複製程式碼

我們可以暫且先把 process.nextTick 認為是超級vip使用者，優先順序最高、

原生Promise認為是vip使用者，執行優先順序高

setTimeout 認為是普通使用者，執行優先順序一般

setImmediate 認為是賴賬的顧客，執行優先順序低

還原虛擬碼

我們將虛擬碼還原成這些非同步函式，這會讓我們看的更加直觀、親切一些

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根據上面故事提到的優先順序規則，我們知道輸出的結果是這樣的

Event Loop 原來是這麼回事

為什麼會是這樣的結果呢？下面就來講講JavaScript中的Event Loop

Event Loop

1. JavaScript的事件迴圈

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我們知道 JavaScript是單執行緒的，就像上面故事的老闆，他得去服務員去招待客人點菜，並將選單給廚師，廚師炒好後再給到他去上菜。如果老闆不請個廚師，自己來炒菜的話，那麼在炒菜時就沒辦法接待客人，客人就會等待點菜。等著等著就會暴露出服務態度不行的問題。所以說，得有廚師專門處理炒菜的任務

所以在js中，任務分為同步任務和非同步任務，

  • 同步任務 -> 服務員去接待客人點菜
  • 非同步任務 -> 廚師炒菜、非同步回撥函式相當於 服務員去上菜

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JS的事件迴圈如圖所示，

  1. 在執行主執行緒的任務時，如果有非同步任務，會進入到Event Table並註冊回撥函式，當指定的事情完成後，會將這個回撥函式放到 callback queue 中
  2. 在主執行緒執行完畢之後，會去讀取 callback queue中的回撥函式，進入主執行緒執行
  3. 不斷的重複這個過程，也就是常說的Event Loop（事件迴圈）了

2. 非同步任務

非同步任務又分為巨集任務跟微任務、他們之間的區別主要是執行順序的不同。

在js中，微任務有

  • 原生的Promise -> 其實就是我們上面提到的VIP使用者，

  • process.nextTick -> 其實就是我們上面提到的超級VIP使用者，

process.nextTick的執行優先順序高於Promise的

巨集任務

  • 整體程式碼 script
  • setTimeout -> 其實就是我們上面提到的普通使用者，
  • setImmediate -> 其實就是我們上面提到的群體使用者，

setTimeout的執行優先順序高於 setImmediate 的

巨集任務與微任務的執行過程

在一次事件迴圈中，JS會首先執行 整體程式碼 script，執行完後會去判斷微任務佇列中是否有微任務，如果有，將它們逐一執行完後在一次執行巨集任務。如此流程

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測試

下面我們來看一段程式碼是否瞭解了這個流程

<script>
    setTimeout(() => {
      console.log('a');
      new Promise( res => {
        res()
      }).then( () => {
        console.log('c');
      })
      process.nextTick(() => {
        console.log('h');
      })
    }, 0)
    console.log('b');
    
    process.nextTick( () => {
      console.log('d');
      process.nextTick(() => {
        console.log('e');
        process.nextTick(() => {
          console.log('f');
        })
      })
    })
    
    setImmediate( () => {
      console.log('g');
    })
</script>
複製程式碼

執行結果為：b d e f a h c g

讓我們來分析一下這段程式碼的執行流程

  1. 首頁執行第一個巨集任務 整段script標籤程式碼，遇到第一個 setTimeout，將其回撥函式加入到巨集任務佇列中，

  2. 輸出 console.log('b')

  3. 遇到process.nextTick，將其回撥函式加入到微任務

  4. 遇到setImmediate 將其回撥函式加入到巨集任務佇列中

巨集任務Event Queue 微任務Event Queue
setTimeout process.nextTick
setImmediate
  1. 當第一個巨集任務執行完後，就會去判斷是否還有微任務，剛好有一個 微任務，執行process.nextTick的回撥，輸出 console.log('d')，然後又遇到了一個process.nextTick，又將其放入到微任務佇列
  2. 繼續將微任務佇列中的回撥函式取出，繼續執行，輸出 console.log('e')，然後又遇到了一個process.nextTick，又將其放入到微任務佇列
  3. 繼續將微任務佇列中的回撥函式取出，繼續執行，輸出 console.log('f')，然後又遇到了一個process.nextTick，又將其放入到微任務佇列
巨集任務Event Queue 微任務Event Queue
setTimeout
setImmediate
  1. 當微任務佇列為空後，開始新的巨集任務，取出第一個巨集任務佇列的函式，setTimeout，執行 console.log('a')，然後遇到Promise，process.nextTick 將其回撥加入到微任務佇列。執行完後
巨集任務Event Queue 微任務Event Queue
setImmediate promise.then
- process.nextTick
  1. 繼續判斷微任務佇列是否有回撥函式可執行，由於process.nextTick的執行優先順序大於promise，所以會先執行process.nextTick的回撥，輸出 console.log('h');、如果有多個process.nextTick的回撥，會將process.nextTick的所有回撥執行完成後才會去執行其它微任務的回撥。 當nextTick所有的回撥執行完後，執行promise的回撥，輸出console.log('c');，直到promise的回撥佇列執行完後，又會去判斷是否還有微任務。
巨集任務Event Queue 微任務Event Queue
setImmediate
  1. 微任務執行完後，開始執行新的巨集任務，執行setImmediate的回撥，輸出 console.log('g');

3. setImmediate

這裡為什麼要把 setImmediate 單獨拿出來說呢，因為它屬於巨集任務的範疇，但又有點不一樣的地方。

先看一段程式碼

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按照我們上面的分析邏輯，我們會認為這段程式碼的輸出結果應該是a b c d。 如果我們把使用Node 0.10.x的版本去執行這段程式碼，結果確實是輸出a b c d

然而，在Node 大於 4.x 的版本後，在執行setImmediate的，會使用while迴圈，把所有的immediate回撥取出來依次進行處理。

ps：在 node 11版本以上，已經把setImmediate按照巨集任務的執行順序進行處理了，不會迴圈依次進行呼叫了

image

最後看一段程式碼看看自己是否真的掌握了

如果還沒有掌握，歡迎評論區吐槽

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<script>
   console.log("start");
   process.nextTick(() => {
     console.log("a");
     setImmediate(() => {
       console.log("d");
     });
     new Promise(res => res()).then(() => {
       console.log("e");
       process.nextTick(() => {
         console.log("f");
       });
       new Promise(r => {
         r()
       })
       .then(() => {
         console.log("g");
       });
       setTimeout(() => {
         console.log("h");
       });
     });
   });
   
   setImmediate(() => {
     console.log("b");
     process.nextTick(() => {
       console.log("c");
     });
     new Promise(res => res()).then(() => {
       console.log("i");
     });
   });
   console.log("end");
</script>
複製程式碼

輸出的結果為： start end a e g f h b d c i

簡單分析一下程式碼：

  1. 第一輪事件迴圈開始，執行script程式碼，輸出 start end，將process.nextTick 的回撥加入微任務佇列中，將setImmediate的回撥加入到巨集任務的佇列中
  2. 執行微任務佇列中的process.nextTick的回撥，輸出 a 、將setImmediate的回撥加入到巨集任務的佇列中，遇到promise、將回撥加入到微任務佇列中。
巨集任務 微任務
setImmediate promise.then
setImmediate -
  1. 繼續執行微任務佇列中的回撥，取出promise.then並執行，輸出e，將process.nextTick的回撥放入到微任務中，遇到promise、將回撥加入到微任務佇列中。
  2. 判斷當前promise的回撥佇列是否還有回撥函式沒執行，如果有，將繼續執行，取出剛剛放入的promise的回撥，輸出 g，當Promise回撥佇列執行完後，繼續判斷當前是否還有微任務。
  3. 取出process.nextTick的回撥並執行，輸出f
巨集任務 微任務
setImmediate -
setImmediate -
setTimeout -
  1. 當前微任務佇列為空後，開始執行巨集任務，因為setTimeout的優先順序大於setImmediate，所以先取出setTimeout的回撥並執行，輸出h
  2. 當前微任務佇列還是為空，開始執行巨集任務，取出所有setImmediate的回撥函式，並執行，輸出b d，將 process.next 與 promise的回撥放入到微任務佇列中。
  3. 取出微任務佇列中的回撥函式，並執行，輸出 c i

總結

Event Loop 作為面試的高頻題，靜下心來認真的分析一下，其實不難理解。

原文連結：ccode.live/lentoo/list…

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