js event loop 事件循环

[kangkai124]

参考：

1. 第 10 题：常见异步笔试题
2. 这一次，彻底弄懂 JavaScript 执行机制

[kangkai124]

首先需要明白，JavaScript 是一门单线程语言，分同步任务和异步任务。

• 同步和异步任务分别进入不同的执行"场所"，同步的进入主线程，异步的进入Event Table并注册函数。

• 当指定的事情完成时，Event Table会将这个函数移入Event Queue。

• 主线程内的任务执行完毕为空，会去Event Queue读取对应的函数，进入主线程执行。

• 上述过程会不断重复，也就是常说的Event Loop(事件循环)。

根据规范，事件循环是通过任务队列的机制来进行协调的。

一个 Event Loop 中，可以有一个或者多个任务队列(task queue)，一个任务队列便是一系列有序任务(task)的集合；每个任务都有一个任务源(task source)，源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列，从不同源来的则被添加到不同队列。

setTimeout/Promise 等API便是任务源，而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。

宏任务

(macro)task（又称之为宏任务），可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）。

浏览器为了能够使得 JS 内部 (macro)task 与 DOM 任务能够有序的执行，会在一个 (macro)task 执行结束后，在下一个 (macro)task 执行开始前，对页面进行重新渲染，流程如下：

(macro)task->渲染->(macro)task->...

(macro)task 主要包含：script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 环境)

微任务

microtask（又称为微任务），可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务。也就是说，在当前 task 任务后，下一个 task 之前，在渲染之前。

所以它的响应速度相比setTimeout（setTimeout是task）会更快，因为无需等渲染。也就是说，在某一个macrotask执行完后，就会将在它执行期间产生的所有 microtask 都执行完毕（在渲染前）。

microtask主要包含：Promise.then、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：

Promise和async中的立即执行

Promise 中的异步体现在then和catch中，所以写在Promise中的代码是被当做同步任务立即执行的。

await 是一个让出线程的标志。await 后面的表达式会先执行一遍，将await后面的代码加入到microtask中，然后就会跳出整个async函数来执行后面的代码。

由于因为async await 本身就是 promise+generator 的语法糖。所以 await 后面的代码是 microtask。所以

async function async1() {
	console.log('async1 start');
	await async2();
	console.log('async1 end');
}

等价于

async function async1() {
	console.log('async1 start');
	Promise.resolve(async2()).then(() => {
                console.log('async1 end');
        })
}

[kangkai124]

举个栗子：

console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
process.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})

[kangkai124]

首先，事件循环从宏任务(macrotask)队列开始，这个时候，宏任务队列中，只有一个script(整体代码)任务；当遇到任务源(task source)时，则会先分发任务到对应的任务队列中去。所以，上面例子的第一步执行如下图所示：

然后进入第一轮时间循环：

• 遇到 console.log(1)，输出 1
• 接着遇到 setTimeout，将其任务放在 macrotask 队列中，记为 setTimeout1
• 遇到 process.nextTick() ，放在 microtask 中，记为process1
• 遇到 Promise，Promise 中的函数是立即执行的，所以输出 7，then 放在 microtask 中，记为 then1
• 然后又遇到了 setTimeout，放在 macrotask 中，记为 setTimeout2

上图是第一轮事件循环宏任务结束时各Event Queue的情况，此时已经输出了1和7。我们发现了process1和then1两个微任务。

• 执行process1,输出6
• 执行then1，输出8

第一轮事件循环正式结束，这一轮的结果是输出1，7，6，8。

那么第二轮时间循环从setTimeout1宏任务开始：

• 首先输出2
• 遇到了process.nextTick()，将其放在 microtask 中，记为process2
• new Promise立即执行输出 4，then也放在 microtask 中，记为then2

第二轮事件循环宏任务结束，我们发现有process2和then2两个微任务可以执行。

• 输出3
• 输出5

第二轮事件循环结束，第二轮输出2，4，3，5。

第三轮事件循环开始，此时只剩 setTimeout2 了，执行。

• 直接输出9
• 将process.nextTick()放在 microtask 中，记为process3
• 直接执行new Promise，输出 11，将then 放在microtask 中，记为then3

第三轮事件循环宏任务执行结束，执行两个微任务process3和then3。

• 输出10
• 输出12

第三轮事件循环结束，第三轮输出9，11，10，12。

整段代码，共进行了三次事件循环，完整的输出为1，7，6，8，2，4，3，5，9，11，10，12。

[kangkai124]

再举几个栗子吧

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');

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    console.log('async1 end');
}
async function async2() {
    //async2做出如下更改：
    new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
    });
}
console.log('script start');

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
}, 0)
async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise3');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise4');
});

console.log('script end');

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    //更改如下：
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout1')
    },0)
}
async function async2() {
    //更改如下：
	setTimeout(function() {
		console.log('setTimeout2')
	},0)
}
console.log('script start');

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout3');
}, 0)
async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
});
console.log('script end');

async function a1 () {
    console.log('a1 start')
    await a2()
    console.log('a1 end')
}
async function a2 () {
    console.log('a2')
}

console.log('script start')

setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout')
}, 0)

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('promise1')
})

a1()

let promise2 = new Promise((resolve) => {
    resolve('promise2.then')
    console.log('promise2')
})

promise2.then((res) => {
    console.log(res)
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('promise3')
    })
})
console.log('script end')

[kangkai124]

注意 promise2 在 async1 end 之前