深入了解Javascript的事件循环机制

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单线程的Javascript

JavaScript是一种单线程语言,它主要用来与用户互动,以及操作DOM。多线程需要共享资源、且有可能修改彼此的运行结果,且存在上下文切换。

在 JS 运行的时候可能会阻止 UI 渲染,这说明两个线程是互斥的。这是因为 JS 可以修改 DOM,如果在 JS 执行的时候 UI 线程还在工作,就可能导致不能安全的渲染 UI。

JS 是单线程运行的,可以达到节省内存,节约上下文切换时间。

为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出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,且不得操作DOM。

单线程的同步等待极大影响效率,任务不得不一个一个等待执行,对于网页应用是无法接受的。所以Javascript使用事件循环机制来解决异步任务的问题。

同步 vs 异步 宏任务 vs 微任务

首先了解下同步和异步的区别:

同步:在一个函数返回的时候,调用者就能够得到预期结果。 同步任务:在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务。 异步:在函数返回的时候,调用者还不能够得到预期结果,而是需要在将来通过一定的手段得到。 异步任务:不进入主线程、而放在"任务队列"中的任务,若有多个异步任务,则需排队等待进入主线程执行栈中被执行。

任务队列其实不止一种,根据任务种类的不同,可以分为微任务(micro task)队列和宏任务(macro task)队列。常见的任务如下:

宏任务:script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 交互事件、setImmediate;需要特定的异步线程去执行,有明确的异步任务去执行,有回调。 微任务:Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境,会先于其他微任务执行);不需要特定的异步线程去执行,没有明确的异步任务去执行,只有回调。

一次 Eventloop 循环会处理一个宏任务和所有这次循环中产生的微任务。 执行顺序如下图:

第一个例子:

var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);    
req.onload = function (){};    
req.onerror = function (){};    
req.send();
//等同于
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.send();
req.onload = function (){};    
req.onerror = function (){};

上面代码中的req.send方法是Ajax操作向服务器发送数据,它是一个异步任务,意味着只有当前脚本的所有代码执行完,系统才会去读取"任务队列"。指定回调函数的部分(onload和onerror),在send()方法的前面或后面无关紧要,因为它们属于执行栈的一部分,系统总是执行完它们,才会去读取"任务队列"。

第二个例子:

console.log('1 第一次循环 开始执行');
setTimeout(function () {
    console.log('2 第二次循环 开始执行');
    new Promise(function (resolve) {
        console.log('3 第二次循环 宏任务结束');
        resolve();
    }).then(function () {
        console.log('4 第二次循环 微任务执行')
    })
}, 0)
new Promise(function (resolve) {
    console.log('5 第一次循环 宏任务结束');
    resolve();
}).then(function () {
    console.log('6 第一次循环 微任务执行')
})

setTimeout(function () {
    console.log('7 第三次循环 开始执行');

    new Promise(function (resolve) {
        console.log('8 第三次循环 宏任务结束');
        resolve();
    }).then(function () {
        console.log('9 第三次循环 微任务执行')
    })
}, 0)

/*
结果
1 第一次循环 开始执行
5 第一次循环 宏任务结束
6 第一次循环 微任务执行
2 第二次循环 开始执行
3 第二次循环 宏任务结束
4 第二次循环 微任务执行
7 第三次循环 开始执行
8 第三次循环 宏任务结束
9 第三次循环 微任务执行
*/

定时器

定时器功能主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成,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。

如果将setTimeout()的第二个参数设为0,就表示当前代码执行完(执行栈清空)以后,立即执行(0毫秒间隔)指定的回调函数。主线程尽可能早得执行,但是没有办法保证回调函数一定会在setTimeout()指定的时间执行,因为必须等到当前代码(执行栈)执行完,主线程才会去执行它指定的回调函数。所以单线程无法实现真正的异步,因为还是存在阻塞。

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。

在此之前,老版本的浏览器都将最短间隔设为10毫秒。

另外,对于那些DOM的变动(尤其是涉及页面重新渲染的部分),通常不会立即执行,而是每16毫秒执行一次。

这时使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。

在Node.js环境下,还提供了另外两个方法:

process.nextTick方法可以在当前"执行栈"的尾部,下一次Event Loop之前,触发回调函数。也就是说,它指定的任务总是在本次"事件循环"触发,发生在所有异步任务之前,同时也是在所有微任务之前执行。 setImmediate方法则是在当前"任务队列"的尾部添加事件,也就是说,它指定的任务总是在之后的Event Loop执行,这与setTimeout(fn, 0)很像。

多个process.nextTick​语句总是在当前"执行栈"一次执行完,多个setImmediate则可能需要多次loop才能执行完。

To Be Continued

Node.js使用V8作为js的解析引擎,而I/O处理方面使用了自己设计的libuv,libuv是一个基于事件驱动的跨平台抽象层,封装了不同操作系统一些底层特性,对外提供统一的API,事件循环机制也是它里面的实现的。(在Python中,uvloop,一个完整的asyncio事件循环的替代品,也是建立在libuv基础之上,是由Cython编写而成。)这个机制和浏览器中Javascript的事件循环机制是不太一样的。

以上就是深入了解Javascript的事件循环机制的详细内容,更多关于Javascript事件循环机制的资料请关注其它相关文章!

原文地址:https://www.51cto.com/article/718106.html
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