概念

JavaScript 有一个基于事件循环的并发模型,事件循环负责执行代码、收集和处理事件以及执行队列中的子任务。这个模型与其它语言中的模型截然不同,比如 C 和 Java。(摘自MDN)

简单地说,对于 JS 运行中的任务,JS 有一套处理收集,排队,执行的特殊机制,我们把这套处理机制称为事件循环(Event Loop)。

为了更深刻的理解事件循环,我们先了解几个相关概念

单线程

我们都知道 JS 是单线程的,什么意思呢?

JS 单线程指的是 javascript 引擎(如V8)在同一时刻只能处理一个任务。

有人或许会问,异步任务 ajax 难道不是可以和 JS 代码同时执行么?

答案是可以的,但是这和 JS 单线程并不冲突,前面说过 javascript 引擎(如V8)在同一时刻只能处理一个任务。但这并不是说浏览器在同一个时刻只能处理一件事情,实际上 ajax 等异步任务不是在 JS 引擎上运行的,ajax 在浏览器处理网络的模块中执行,此时不会影响到 JS 引擎的任务处理。

需要强调的是,同一时刻只能处理一个任务,并不表示此时处理的只有一个函数,我们可以有多个正在处理的函数,同时拥有多个执行环境,后面会有分析。

执行环境

关于执行环境可以参考我之前的博客浅谈JS执行环境及作用域

执行环境是 JS 代码语句执行的环境,包括全局执行环境和函数执行环境。

  • 全局执行环境:全局环境是最外围的一个执行环境,根据ECMAScript实现所在的宿主环境不同,表示执行环境的对象也不一样,在web中,全局执行环境被认为是window对象。

  • 函数执行环境:每个函数都有自己的执行环境。

当一个任务执行时,相应的会对应一个动态变化的执行环境栈,这个执行环境栈包括了不同的执行环境,是一个后进先出的结构。

以下面代码为例,我们看看执行环境栈的动态变化

function Fn1() {
  var a = 1;

  function Fn2() {
      var b = 2;
  }
  Fn2(); // 当程序执行到此时
}

Fn1();

变量对象

关于变量对象可以参考我之前的博客浅谈JS执行环境及作用域

每个执行环境都有一个变量对象与之关联(一一对应),变量对象包含了执行环境中定义的所有变量及函数。(在此处可以思考下为什么我们提倡尽量少创建全局变量,答案就是因为全局环境对应的变量对象一直会存在内存中。)

事件循环机制

我们先看看 MDN 上的一张图片

上面这张图很好地展示了 JS 中的事件循环机制,我们可以看到图中主要包括三个部分,Stack,Heap,Queue,下面逐个分析。

  • Stack 表示计算机的栈结构,此处 Stack 区域表示的是当前 JS 线程正在处理的任务(一个任务)。结合执行环境部分,我们其实可以把这些 Frame 的组合当作当前的执行环境栈。一个 Frame 表示一个执行环境。这里也解释了一个任务下其实可以包含多个相关函数。

  • Heap 一般用来表示计算机内存,此处 Heap 表示当前任务下相关的数据,结合上面变量对象的概念,我们可以把其中的 Object 标签当作是执行环境对应的变量对象。一个执行环境推入执行环境栈时,创建一个变量对象放入 Heap 区域,当执行环境栈推出这个执行环境时,其相对应的变量对象在 Heap 移除并销毁。如果再深入点,我们可以发现,里面 Object 的集合其实就是我们的作用域链的变量对象集合。

  • Queue 在计算机中表示队列,是一种先进先出的数据结构。此处 Queue 区表示了当前正在排队的任务集合,我们称之为任务队列。一个 Message 表示一个待执行任务,它们是按顺序排队的。

分析完图片的不同区域,我们就可以很轻松地分析出这张图中阐释的事件环境机制了

  1. JS 线程在同一时间只执行一个任务,期间可能创建多个函数执行环境,对应 Frame。

  2. 在执行任务的时候,随时执行环境栈的动态变化,相对应的变量对象不断创建销毁,对应 Object。

  3. 异步任务 ajax I/O 等得到结果时,会将其回调作为一个任务添加到任务队列,排队等待执行。

  4. 当 JS 线程中的任务执行完毕,会读取任务队列 Queue,并将队列中的第一个任务添加到 JS 线程中并执行。

  5. 循环 3 4 步,异步任务完成后不断地往任务队列中添加任务,线程空闲时从任务列表读取任务并执行。

事件循环下的宏任务与微任务

通常我们把异步任务分为宏任务与微任务,它们的区分在于:

  • 宏任务(macro-task):一般是 JS 引擎和宿主环境发生通信产生的回调任务,比如 setTimeout,setInterval 是浏览器进行计时的,其中回调函数的执行时间需要浏览器通知到 JS 引擎,网络模块, I/O处理的通信回调也是。包含有 setTimeout,setInterval,DOM事件回调,ajax请求结束后的回调,整体 script 代码,setImmediate。

  • 微任务(micro-task):一般是宏任务在线程中执行时产生的回调,如 Promise,process.nextTick,Object.observe(已废弃), MutationObserver(DOM监听),这些都是 JS 引擎自身可以监听到回调。

上面我们了解了宏任务与微任务的分类,那么为什么我们要将其分为宏任务与微任务呢?主要是因为其添加到事件循环中的任务队列的机制不同。

在事件循环中,任务一般都是由宏任务开始执行的(JS代码的加载执行),在宏任务的执行过程中,可能会产生新的宏任务和微任务,这时候宏任务(如ajax回调)会被添加到任务队列的末尾等待事件循环机制执行,而微任务则会被添加到当前任务队列的前端,也是等待事件循环机制的执行。

其中相同类型的宏任务或微任务会按照回调的先后顺序进行排序,而不同任务类型的任务会有一定的优先级,按照不同类型任务区分

宏任务优先级,主代码块 > setImmediate > MessageChannel > setTimeout / setInterval

微任务优先级,process.nextTick > Promise > MutationObserver

举个

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