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🔥EventLoop是什么?执行机制是什么?


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这是我参与更文挑战的第20天,活动详情查看: 更文挑战

前言

面试官:给我说说事件循环吧,就是EventLoop的机制,这个你听说过吧。

我:...💥💥💥🚀

什么是 EventLoop ?

先看这张图,先不管宏任务,微任务是什么,先看整个流程。

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分析:

  1. 判断宏任务队列是否为空

    • 不空 --> 执行最早进入队列的任务 --> 执行下一步
    • 空 --> 执行下一步
  2. 判断微任务队列是否为空

    • 不空 --> 执行最早进入队列的任务 --> 继续检查微任务队列空不空
    • 空 --> 执行下一步

因为首次执行宏队列中会有 script(整体代码块)任务,所以实际上就是 Js 解析完成后,在异步任务中,会先执行完所有的微任务,这里也是很多面试题喜欢考察的。需要注意的是,新创建的微任务会立即进入微任务队列排队执行,不需要等待下一次轮回。

主线程从任务队列读取事件,这个过程是循环不断的,所以整个运行机制又称为 Event Loop(事件循环)。

在深入事件循环机制之前,需要弄懂一下几个概念:

  • 执行上下文( Execution context )
  • 执行栈( Execution stack )
  • 微任务( micro-task )
  • 宏任务( macro-task )

执行上下文( Execution context )

执行上下文是一个抽象的概念,可以理解为是代码执行的一个环境。JS 的执行上下文分为三种,全局执 行上下文、函数(局部)执行上下文、Eval 执行上下文。

  • 全局执行上下文:全局执行上下文指的是全局 this 指向的 window ,可以是外部加载的 JS 文件 或者本地 标签中的代码。
  • 函数执行上下文:函数上下文也称为局部上下文,每个函数被调用的时候,都会创建一个新的局部 上下文。
  • Eval 执行上下文: 这个不常用,这里不说。

执行栈( Execution stack )

执行栈,就是我们数据结构中的“栈”,它具有“先进后出”的特点,正是因为这种特点,在我们代码进行 执行的时候,遇到一个执行上下文就将其依次压入执行栈中。

当代码执行的时候,先执行位于栈顶的执行上下文中的代码,当栈顶的执行上下文代码执行完毕就会出 栈,继续执行下一个位于栈顶的执行上下文。

function foo() {
    console.log('a');
    bar();
    console.log('b');
}
function bar() {
    console.log('c');
}
foo();
复制代码
  1. 初始化状态,执行栈任务为空。
  2. foo 函数执行, foo 进入执行栈,输出 a ,碰到函数 bar 。
  3. 然后 bar 再进入执行栈,开始执行 bar 函数,输出 c 。
  4. bar 函数执行完出栈,继续执行执行栈顶端的函数 foo ,最后输出 b 。
  5. foo 出栈,所有执行栈内任务执行完毕。

什么是宏任务与微任务?

我们都知道 Js 是单线程都,但是一些高耗时操作就带来了进程阻塞问题。为了解决这个问题,Js 有两种任务的执行模式:同步模式(Synchronous)和异步模式(Asynchronous)

在异步模式下,创建异步任务主要分为宏任务与微任务两种。ES6 规范中,

  • 宏任务(Macrotask) 称为 Task, 微任务(Microtask) 称为 Jobs。
  • 宏任务是由宿主(浏览器、Node)发起的,而微任务由 JS 自身发起。
宏任务与微任务的几种创建方式 👇
宏任务(Macrotask)微任务(Microtask)
setTimeoutrequestAnimationFrame(有争议)
setIntervalMutationObserver(浏览器环境)
MessageChannelPromise.[ then/catch/finally ]
I/O,事件队列process.nextTick(Node环境)
setImmediate(Node环境)queueMicrotask
script(整体代码块)

注意:nextTick 队列会比 Promie 队列先执行。

如何理解 script(整体代码块)是个宏任务呢 🤔

实际上如果同时存在两个 script 代码块,会首先在执行第一个 script 代码块中的同步代码,如果这个过程中创建了微任务并进入了微任务队列,第一个 script 同步代码执行完之后,会首先去清空微任务队列,再去开启第二个 script 代码块的执行。

所以这里应该就可以理解 script(整体代码块)为什么会是宏任务。

以上概念弄明白之后,再来看循环机制是如何运行的呢?以下涉及到的任务执行顺序都是靠函数调用栈 来实现的。

  1. 首先,事件循环机制的是从script标签内的代码开始的,上边我们提到过,整个script标签 作为一个宏任务处理的。
  2. 在代码执行的过程中,如果遇到宏任务,如:setTimeout,就会将当前任务分发到对应的执行队 列中去。
  3. 当执行过程中,如果遇到微任务,如: Promise ,在创建 Promise 实例对象时,代码顺序执行,如果 到了执行· then 操作,该任务就会被分发到微任务队列中去。
  4. script 标签内的代码执行完毕,同时执行过程中所涉及到的宏任务也和微任务也分配到相应的队 列中去。
  5. 此时宏任务执行完毕,然后去微任务队列执行所有的存在的微任务。
  6. 微任务执行完毕,第一轮的消息循环执行完毕,页面进行一次渲染。
  7. 然后开始第二轮的消息循环,从宏任务队列中取出任务执行。
  8. 如果两个任务队列没有任务可执行了,此时所有任务执行完毕。

定时器 setTimeout

任务队列除此之外,还可以放定时器的回调函数,需要指定某些代码多少时间之后执行。

定时器主要包括两种, setTimeout 和 setInterval 两个函数。 当我们设置定时器的时间,执行某个特定的任务,如下:

  // 1 秒后执行
  setTimeout(function () {
    console.log(2);
  }, 1000);
  console.log(1)


复制代码

上述的输出结果为 1, 2,执行完同步代码后,就会执行定时器中的任务事件

  // 同步执行完立即执行
  setTimeout(function () {
    console.log(2);
  }, 0);
  console.log(1)
复制代码

当我们执行 setTimeout(fn,0) 定时器时,会将这个定时任务回调放在任务队列的尾部,代表的含 义就是尽早的执行。

也就是等到主线程同步任务和"任务队列"现有的事件都处理完,然后才会立即执行这个定时器的任务。

上述的前提是,等到同步任务和任务队列的代码执行完毕后,如果当前代码执行很长时间,定时器并没 办法保证一定在指定时间执行。

注:HTML5 标准规定了setTimeout() 的第二个参数的最小值(最短间隔),不得低于4毫秒, 如果低于这个值,就会自动增加。

如果涉及到页面的改动,这个定时器任务通常不会立即执行,而是 16 毫秒执行一次,我们通常使用 requestAnimationFrame() 。

小实战

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>消息运行机制</title>
</head>

<body>
  
</body>
<script>
  console.log('1');
  setTimeout(() => {
    console.log('2')
  }, 1000);
  new Promise((resolve, reject) => {
    console.log('3');
    resolve();
    console.log('4');
  }).then(() => {
    console.log('5');
  });
  console.log('6');// 1,3,4,6,5,2
</script>

</html>
复制代码

分析:

  • 初始化状态,执行栈为空。
  • 首先执行<script>标签内的同步代码,此时全局的代码进入执行栈中,同步顺序执行代码,输出 1。
  • 执行过程中遇到异步代码 setTimeout (宏任务),将其分配到宏任务异步队列中。
  • 同步代码继续执行,遇到一个 promise 异步代码(微任务)。但是构造函数中的代码为同步代码,依次输出3、4,则then之后的任务加入到微任务队列中去。
  • 最后执行同步代码,输出 6。
  • 因为 script 内的代码作为宏任务处理,所以此次循环进行到处理微任务队列中的所有异步任务,直达微任务队列中的所有任务执行完成为止,微任务队列中只有一个微任务,所以输出 5。
  • 此时页面要进行一次页面渲染,渲染完成之后,进行下一次循环。
  • 在宏任务队列中取出一个宏任务,也就是之前的 setTimeout,最后输出 2。
  • 此时任务队列为空,执行栈中为空,整个程序执行完毕。

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以上难免有些啰嗦,所以简化整理如下步骤:

  • 一开始执行宏任务( script 中同步代码),执行完毕,调用栈为空。
  • 然后检查微任务队列是否有可执行任务,执行完所有微任务。
  • 进行页面渲染。
  • 第二轮从宏任务队列取出一个宏任务执行,重复以上循环。
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