事件循环机制 Event Loop

一.JavaScript是单线程

Javascript语言是的一大特点是单线程,也就是说每次只能执行一项任务,其他任务都得按照顺序排队等待被执行,只有当前的任务执行完成之后才会执行下一个任务.

1.为什么JavaScript是单线程

为什么JavaScript是单线程的?根据阮一峰大神介绍,作为浏览器的脚本语言,JavaScript的主要用途是与用户互动,以及进行DOM操作.这决定了它只能是单线程.否则会带来很多复杂的同步问题.比如,JavaScript同时有2个线程,一个线程在DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个DOM节点,那么请问,这个时候浏览器应该以哪个线程为准呢?

2.让JavaScript拥有多线程

为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出了Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制.并且还不能操作DOM,所以,这个新标准,并没有改变JavaScript是单线程的本质.

二.任务队列

单线程就意味着,所有的任务都需要排队,前面一个任务结束,才会执行后一个任务.如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着

任务分为2种:

1.同步任务(synchronous)

同步任务是指:在主线程上排队执行的任务,只有当前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务

var num = 0;
console.log('任务一');
for (let index = 0; index < 100000000; index++) {
    num += index;
}
console.log(num);
console.log('任务二');

以上代码是一个同步任务.当任务一执行之后,进入for循环去计算,但是这个for循环计算需要很长的时间,所以不得不等着,只有当for循环计算完成之后,才可以去执行任务二,这种形式的任务,就是同步任务.

2 异步任务(asynchronous)

异步任务是指:不进入主线程,而是进入任务队列,只有任务队列通知主线程,某个异步任务可以执行了,那么该任务才会进入主线程执行.

console.log('任务一');
setTimeout(() => {
    console.log('任务二');
}, 3000);
console.log('任务三');
//打印结果:任务一 > 任务三 > 任务二

以上代码是一个异步任务.不按顺序执行,同时执行多个任务.因为setTimeout是一个异步任务,所以会先执行同步任务,然后再执行异步任务

所以呢,可以得到一个结论:同步任务和异步任务同时存在时,一定先执行完同步任务再执行异步任务.

setTimeout(() => {
    console.log('任务一');
}, 0);
console.log('任务二');
var num = 0;
for (let index = 0; index < 100000000; index++) {
    num += index;
}
console.log(num);
console.log('任务三');

执行结果:
任务二
4999999950000000
任务三
任务一

从上面代码可以看出,setTimeout这个异步任务不管写在哪里,都会先执行同步任务,再执行异步任务

2.1 异步任务的执行机制

同步任务执行也可以这么认为,因为它可以被视为没有异步任务的异步执行

所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈
主线程之外,还存在一个"任务队列",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
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.哪些对应的异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行
主线程不断的重复上面这一步

3.Javascript中的异步任务

3.1 setTimeout和 setInterval

setTimeout(function() { console.log(‘b’); }, 10)

3.2 dom事件

console.log("1")
dom.onclick = function () { alert(123) }
console.log("2")

Javascript中的事件基本上都是异步的,上面代码,会先执行同步代码,打印结果1,2之后,等待触发点击事件后,才会执行,所以也是个异步任务

3.3 ajax

ajax请求,不用说了,都知道,它是异步请求数据

3.4 promise

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {//这里是同步任务
    console.log(3);
    resolve();
})
promise.then(function() {//这里是异步任务
    console.log(4);
})

4.调用栈 Call Stack(执行栈)

调用栈是一种后进先出的数据结构,当一个脚本执行的时候,js引擎会解析这段代码,并将其中同步代码按照执行顺序加入调用栈中,然后从头开始执行.

在谷歌浏览器中,我们F12调试的时候,可以看到右边的 Call Stack,也就是调用栈,所有的代码都会进出于这个调用栈.

后进先出的意思是:就像子弹壳装弹,一粒一粒的进去,但是打出来的时候,是从上面打出来的,最先压进去的最后弹出来,也就是说进去的顺序的123,打出来的顺序是321,这就是后进先出.

5.事件队列(Task Queue)

js引擎遇到一个异步任务之后,并不会一直等待其返回结果,而是会将这个任务交给浏览器的其他模块进行处理(以谷歌浏览器的webkit为例,是webcore模块) 继续执行调用栈中的其他任务.当一个异步任务返回结果后,js引擎会将这个任务加入与当前调用栈不同的另一个队列,我们称之为事件队列也有叫"任务队列".

三.事件循环机制

在这里插入图片描述

我们来解读下这个图:

call stack :当一个脚本执行的时候,js引擎会解析这段代码,并且将其中的同步代码按照执行顺序加入调用栈中,然后从头开始执行.

webcore module: js引擎遇到一个异步事件后并不会一直等待其返回结果,而是将这个事件挂起(其他模块进行处理),继续执行调用栈中的其他任务.一个异步事件返回结果后,js会将这个事件加入到事件队列.

task queue:被放入事件队列不会立刻执行其回调.而是等待当前执行栈中的所有任务都执行完毕,主线程处于闲置状态时,然后主线程会去查找事件队列中是否有任务,如果有,那么主线程会从中取出排在第一位的事件,并把这个事件对应的回调放入执行栈中,然后执行其中的同步代码,如此反复,这样就形成了一个无线的循环,这个过程被称为**事件循环(Event Loop)**

在这里插入图片描述

整体的script(作为第一个宏任务),开始执行的时候,会把所有代码分为两部分:同步任务和异步任务
同步任务会直接进入主线程依次执行
异步任务会再分为宏任务和微任务
宏任务进入到Event Table中,并在里面注册回调函数,每当指定的事件完成时,Event Table会将这个函数移入大Event Queue中
微任务也会进入到另一个Event Table中,并在里面注册回调函数,每当指定的事件完成时,Event Table会将这个函数移到Event Queue中
当主线程内的任务执行完毕,主线程为空时,会检查微任务的Event Queue,如果有任务,就全部执行,如果没有就执行下一个宏任务.所以,先执行微任务在执行宏任务

上述过程会不断重复,这就是Event Loop事件循环

四.微任务和宏任务

上面说的事件循环过程是一个宏观的表述,实际上因为异步任务之间并不相同,因此他们的执行优先级也有区别.

不同的异步任务被分为两类:

微任务(micro task):
promise.then、promise.nextTick(node),MutationObserver(html5 新特性)
宏任务(macro task)
整体代码script、setTimeout、setInterval......

需要注意的是:new Promise是会进入到主线程中立刻执行，而promise.then则属于微任务

先执行整体的宏任务,再执行异步任务中的微任务,然后执行宏任务

五.示例代码解读

1.示例一

console.log(1);
var timer = setTimeout(function () {//异步任务的宏任务
    console.log(2);
}, 0)
console.log(timer);//延时器的id 值为1
var promise = new Promise(function (resolve, reject) {//同步任务
    console.log(3);
    resolve();
})
promise.then(function () { //异步任务的微任务
    console.log(4);
})
console.log(5);
//1,1,3,5,4,2

2.示例二

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    console.log('async1 end');
}
async function async2() {
    console.log('async2');
}
console.log('script start');
setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
}, 0)
async1();
new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
});
console.log('script end');

先执行宏任务（当前代码块也算是宏任务），然后执行当前宏任务产生的微任务，然后接着执行宏任务

从上往下执行代码，先执行同步代码，输出 script start
遇到setTimeout，现把 setTimeout 的代码放到宏任务队列中
执行 async1()，输出 async1 start, 然后执行 async2(), 输出 async2，把 async2() 后面的代码 console.log('async1 end')放到微任务队列中
接着往下执行，输出 promise1，把 .then()放到微任务队列中；注意Promise本身是同步的立即执行函数，.then是异步执行函数
接着往下执行，输出 script end。同步代码（同时也是宏任务）执行完成，接下来开始执行刚才放到微任务中的代码
依次执行微任务中的代码，依次输出 async1 end、 promise2, 微任务中的代码执行完成后，开始执行宏任务中的代码，输出 setTimeout

最后的执行结果如下

script start
async1 start
async2
promise1
script end
async1 end
promise2
setTimeout

3.示例三

console.log('start');
setTimeout(() => {
    console.log('children2');
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('children3');
    })
}, 0);

new Promise(function(resolve, reject) {
    console.log('children4');
    setTimeout(function() {
        console.log('children5');
        resolve('children6')
    }, 0)
}).then((res) => {
    console.log('children7');
    setTimeout(() => {
        console.log(res);
    }, 0)
})

这道题跟上面题目不同之处在于，执行代码会产生很多个宏任务，每个宏任务中又会产生微任务

从上往下执行代码，先执行同步代码，输出 start
遇到setTimeout，先把 setTimeout 的代码放到宏任务队列①中
接着往下执行，输出 children4, 遇到setTimeout，先把 setTimeout 的代码放到宏任务队列②中，此时.then并不会被放到微任务队列中，因为 resolve是放到 setTimeout中执行的
代码执行完成之后，会查找微任务队列中的事件，发现并没有，于是开始执行宏任务①，即第一个 setTimeout，输出 children2，此时，会把 Promise.resolve().then放到微任务队列中。
宏任务①中的代码执行完成后，会查找微任务队列，于是输出 children3；然后开始执行宏任务②，即第二个 setTimeout，输出 children5，此时将.then放到微任务队列中。
宏任务②中的代码执行完成后，会查找微任务队列，于是输出 children7，遇到 setTimeout，放到宏任务队列中。此时微任务执行完成，开始执行宏任务，输出 children6;

最后的执行结果如下

start
children4
children2
children3
children5
children7
children6

4.示例四

const p = function() {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
            setTimeout(() => {
                resolve(1)
            }, 0)
            resolve(2)
        })
        p1.then((res) => {
            console.log(res);
        })
        console.log(3);
        resolve(4);
    })
}


p().then((res) => {
    console.log(res);
})
console.log('end');

执行代码，Promise本身是同步的立即执行函数，.then是异步执行函数。遇到setTimeout，先把其放入宏任务队列中，遇到p1.then会先放到微任务队列中，接着往下执行，输出 3
遇到 p().then 会先放到微任务队列中，接着往下执行，输出 end
同步代码块执行完成后，开始执行微任务队列中的任务，首先执行 p1.then，输出 2, 接着执行p().then, 输出 4
微任务执行完成后，开始执行宏任务，setTimeout, resolve(1)，但是此时 p1.then已经执行完成，此时 1不会输出。

最后的执行结果如下