理解JS事件循环

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前言

事件循环又叫做消息循环(官方叫event loop,浏览器源码里面叫message loop),这个一直是前端的高频面试题,也是理解js异步的最要知识,所以彻底理解事件循环就成了一件非常重要的事。

什么是事件循环

浏览器是一个多进程多线程的应用程序。

在我们打开浏览器的时候,会打开一个浏览器的主进程,然后这个主进程会自动打开一些其他进程,比如网络进程和渲染进程,另外浏览器会为每一个标签页开启一个新的渲染进程(这种模式比较占内存,将来可能会修改为一个站点一个进程),其中每一个渲染进程都会有一个主线程,我们称之为渲染主线程

渲染主线程的工作非常多非常重要,前端的html、css包括js代码都是由渲染主线程来负责执行,渲染主线程会进入一个无限循环,每一次循环会去检查消息队列中是否有任务存在,如果有就取出第一个任务执行,执行完后进入下一次的循环;如果没有就进入休眠状态。

其他所有线程(包括其他进程的线程)可以随时向消息队列添加任务,新任务会加到消息队列的末尾。如果在添加新任务的时候渲染主线程是休眠状态,则会将其唤醒继续循环拿任务。

以上过程被称为事件循环,也称为消息循环。

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异步

代码在执行过程中,会遇到一些无法立即处理的任务,比如计时器、网络通信回调、用户操作后需要执行的任务addEventListener等。

如果让主线程去等待这些任务的到达时机,就会导致主线程长期处于阻塞状态,导致浏览器卡死。

渲染主线程承担着极其重要的工作,无论如何都不能阻塞,因此浏览器选择异步来解决这个问题。

JS是一门单线程的语言,这是因为它运行在浏览器的渲染主线程中,而渲染主线程只有一个。而渲染主线程承担着诸多的工作,渲染页面、执行 JS 都在其中运行。如果使用同步的方式,就极有可能导致主线程产生阻塞,从而导致消息队列中的很多其他任务无法得到执行。这样一来,一方面会导致繁忙的主线程白白的消耗时间,另一方面导致页面无法及时更新,给用户造成卡死现象。所以浏览器采用异步的方式来避免。具体做法是当某些任务发生时,比如计时器、网络、事件监听,主线程将任务交给其他线程去处理,自身立即结束任务的执行,转而执行后续代码。当其他线程完成时,将事先传递的回调函数包装成任务,加入到消息队列的末尾排队,等待主线程调度执行。在这种异步模式下,浏览器永不阻塞,从而最大限度的保证了单线程的流畅运行。

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所以单线程是异步产生的原因,事件循环时异步实现的方式。

任务的优先级

通过以上内容,我们了解了什么是消息队列,消息队列中的任务是没有优先级的,都是在消息队列中先进先出。

但是,消息队列不止一个,所以,消息队列是有优先级的,渲染主线程会优先去优先级更高的消息队列中拿取任务,把优先级更高的消息队列中的任务清空后,才会去优先级低一些的消息队列中拿取任务。

以前有两个消息队列,一个叫宏任务队列,还有一个优先级更高的微任务队列

根据 W3C的最新解释:

每个任务都有一个任务类型,同一个类型的任务必须在一个队列,不同类型的任务可以分属于不同的队列。在一次事件循环中,浏览器可以根据实际情况从不同的队列中取出任务执行;

浏览器必须准备好一个微队列,微队列中的任务优先所有其他任务执行。

随着浏览器的复杂度急剧提升,w3c不再使用宏队列的说法。因为两个队列不够用;

比如谷歌浏览器中,现在至少包含了:

延时队列(存放计时器到达后的回调任务,优先级中)

交互队列(存放用户操作后产生的事件处理任务,优先级高)

微队列(存放用户需要最快执行的任务,优先级最高)

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在谷歌浏览器中,上图就会先执行完同步任务,再执行微队列中的任务,再执行交互队列,最后执行延时队列。

常见微任务:queueMicrotask(将任务加入微队列)、Promise (await、then ,await后面的代码就相当于then)

答题示例

阐述一下js事件循环:

事件循环又叫做消息循环(官方叫event loop,浏览器源码里面教message loop),是浏览器渲染主线程的工作方式。

在 Chrome 的源码中,它开启一个不会结束的 for 循环,每次循环从消息队列中取出第一个任务执行,而其他线程只需要在合适的时候将任务加入到队列未尾即可。

过去把消息队列简单分为宏队列和微队列,这种说法目前已无法满足复杂的浏览器环境,取而代之的是一种更加灵活多变的处理方式。

根据 W3C官方的解释,每个任务有不同的类型,同类型的任务必须在同一个队列,不同的任务可以属于不同的队列。不同任务队列有不同的优先级,在一次事件循环中,由浏览器自行决定取哪一个队列的任务。但浏览器必须有一个微队列,微队列的任务一定具有最高的优先级,必须优先调度执行。

js中计时器能做到精确计时吗?为什么?

不行,因为:

计算机硬件没有原子钟,无法做到精确计时;

操作系统的计时函数本身就有少量偏差,由于 JS 的计时器最终调用的是操作系统的函数,也就携带了这些偏差;

按照 W3C 的标准,浏览器实现计时器时,如果嵌套层级超过 5 层,则会带有 4 毫秒的最少时间,这样在计时时间少于 4毫秒时又带来了偏差;

受事件循环的影响,计时器的回调函数只能在主线程空闲时运行,因此又带来了偏差。