JS的EventLoop

126 阅读6分钟

理解EventLoop

javascript从诞生起就是一门单线程非阻塞的脚本语言。单线程意味着javascript在运行时候,只有一个主线程来处理所有任务。

单线程的执行是线行的,一行一行从头到时尾执行。但javascript却可以执行异步代码(需要消耗一定时间,这个时间比较长,而且不可控),这是因为javascript引入了eventloop,遇到异步任务,会将异步任务添加到任务队列。当前同步代码执行完后,会再去检查任务队列继续执行。任务又会产生新的任务添加到任务队列,如此不断反复循环,这种运行机制又被称为事件循环(EventLoop)。

具体来说,异步执行的运行机制如下。

  1. 所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。

  2. 主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。只要异步任务有了运行结果,就在"任务队列"之中放置一个事件。

  3. 一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取"任务队列",看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行。

  4. 主线程不断重复上面的第三步。

主线程在运行的时候,需要内存空间来存放数据。系统划分出两种不同的内存空间,一种叫做栈,一种叫做堆。

堆(heap)

堆是没有结构的,数据可以任意存放。heap用于复杂数据类型(引用类型)分配空间,例如数组对象、object对象。

栈是有结构的,每个区块按照一定次序存放(后进先出),stack中主要存放一些基本类型的变量和对象的引用,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的。可以明确知道每个区块的大小,因此,stack的寻址速度要快于heap。

javascript有一块栈内存用来执行主线程,即执行栈。

任务队列

"任务队列"是一个事件的队列(也可以理解成消息的队列),IO设备完成一项任务,就在"任务队列"中添加一个事件,表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列",就是读取里面有哪些事件。

"任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等)。只要指定过回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。

所谓"回调函数"(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。

"任务队列"是一个先进先出的数据结构,排在前面的事件,优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的,只要执行栈一清空,"任务队列"上第一位的事件就自动进入主线程。但是,由于存在后文提到的"定时器"功能,主线程首先要检查一下执行时间,某些事件只有到了规定的时间,才能返回主线程。

EventLoop

  • 当主线程运行的时候,JS会产生堆和栈(执行栈)
  • 主线程中调用的webapi所产生的异步操作(dom事件、ajax回调、定时器等)只要产生结果,就把这个回调塞进“任务队列”中等待执行。
  • 当主线程中的同步任务执行完毕,系统就会依次读取“任务队列”中的任务,将任务放进执行栈中执行。
  • 执行任务时可能还会产生新的异步操作,会产生新的循环,整个过程是循环不断的。

宏任务与微任务

除了广义上的定义,我们可以将任务进行更精细的定义,分为宏任务与微任务:

  • 宏任务(macro-task): 包括整体代码script,setTimeout,setInterval,ajax,dom操作
  • 微任务(micro-task): Promise

具体来说,宏任务与微任务执行的运行机制如下:

  1. 首先,将"执行栈"最开始的所有同步代码(宏任务)执行完成;

  2. 检查是否有微任务,如有则执行所有的微任务;

  3. 取出"任务队列"中事件所对应的回调函数(宏任务)进入"执行栈"并执行完成;

  4. 再检查是否有微任务,如有则执行所有的微任务;

  5. 主线程不断重复上面的(3)(4)步。

setTimeout()、setInterval()

setTimeout() 和 setInterval() 这两个函数,它们的内部运行机制完全一样,区别在于前者指定的代码是一次性执行,后者则为反复执行。

setTimeout() 和 setInterval() 产生的任务是 异步任务,也属于 宏任务。

setTimeout() 接受两个参数,第一个是回调函数,第二个是推迟执行的毫秒数。

setInterval() 接受两个参数,第一个是回调函数,第二个是反复执行的毫秒数。

如果将第二个参数设置为0或者不设置,意思 并不是立即执行,而是指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行,也就是说,尽可能早得执行。它在"任务队列"的尾部添加一个事件,因此要等到同步任务和"任务队列"现有的事件都处理完,才会得到执行。

所以说,setTimeout() 和 setInterval() 第二个参数设置的时间并不是绝对的,它需要根据当前代码最终执行的时间来确定的,简单来说,如果当前代码执行的时间(如执行200ms)超出了推迟执行(setTimeout(fn, 100))或反复执行的时间(setInterval(fn, 100)),那么setTimeout(fn, 100) 和 setTimeout(fn, 0) 也就没有区别了,setInterval(fn, 100) 和 setInterval(fn, 0) 也就没有区别了。

setImmediate

setImmediate是宏任务,它产生的任务追加到"任务队列"的尾部,它和 setTimeout(fn, 0) 很像,但优先级都是 setTimeout 优先于 setImmediate。

Promise

Promise 相对来说就比较特殊了,在 new Promise() 中传入的回调函数是会 立即执行 的,但是它的 then() 方法是在 执行栈之后,任务队列之前 执行的,它属于微任务

优先级

通过上面的介绍,我们就可以得出一个代码执行的优先级:

同步代码(宏任务) > Promise(微任务)> setTimeout(fn)、setInterval(fn)(宏任务)> setImmediate(宏任务) > setTimeout(fn, time)、setInterval(fn, time),其中time>0