一篇文章图文并茂地带你轻松学完 JavaScript 事件循环机制(event loop)

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JavaScript 事件循环机制 (event loop)

本篇文章已经默认你有了基础的 ES6javascript语法 知识。

本篇文章比较细致,如果已经对同步异步,单线程等概念比较熟悉的读者可以直接阅读执行栈后面的内容了解 event loop 原理

在了解 JavaScript 事件循环机制之前,得先了解同步与异步的概念

同步与异步

  1. 同步(Sync
const cal = () => {
    for (let i = 0; i < 1e8; i++) {
        // 做一些运算
    }
}

cal();
console.log("finish");

同步的含义是如果一个事情没有做完,则不能执行下一个。

在这里的例子如果 cal 函数没有执行完毕 console.log 函数是不会执行的

对于 cal 称为 同步函数。

  1. 异步 (ASync)
$.ajax("xxx.com", function(res) {
    // ...
}); 
console.log("finish");

在上述代码中,$.ajax 的执行是异步的,不会阻塞 console.log 的运行

即不必等到 $.ajax 请求返回数据后,才执行 console.log

对于 $.ajax 称为异步函数。

为什么要有异步函数?

单线程

javascript 是一门单线程语言,只能同时做一件事情。

如果没有异步函数,堵塞在程序的某个地方,会导致后面的函数得不到执行,浏览器作为用户交互界面,显然要能及时反映用户的交互,因此要有异步函数。

为什么 javascript 不采用多线程呢?专门派发一个线程去处理用户交互他不好吗?

这个你可能得去问 javascript 的作者了。

执行栈

由于 javascript 是单线程语言,因此只有一个执行栈(调用栈)

function baz() {
    console.log("exec")
}

function bar() {
    baz();
}

function foo() {
    bar();
}

foo();

我们可以用一个动画来演示执行栈的调用过程

根据动画流程,我们详细说一下调用栈的情况

  1. main 函数,也就是把整个 javascript 看成一个函数,入栈
  2. foo 函数被执行,入栈
  3. bar 函数被执行,入栈
  4. baz 函数被执行,入栈
  5. console.log 函数被执行,入栈
  6. console.log 函数执行完毕,出栈
  7. baz 函数执行完毕,出栈
  8. bar 函数执行完毕,出栈
  9. foo 函数执行完毕,出栈
  10. main 函数执行完毕,出栈

这种调用栈可以在程序报错的时候起到很好的 debug 的作用

function baz() {
    throw new Error("noop!");
}

function bar() {
    baz();
}

function foo() {
    bar();
}

foo();

在查看错误中,我们明显的看到了之前提到的调用栈。

刚才的程序并无异步函数,

如果我们在程序中用到了异步函数

MySQL 中的自增主键

console.log("begin");

setTimeout(function cb(){
  console.log("finish")
}, 1000);

这个时候我们再看执行栈

进栈出栈过程类似上面的分析,可是在这里,直到 main 函数执行完了,我们都没看到 cb 函数执行,可是确确实实 1000ms 左右后 cb 函数真的执行了,这里面是发生了什么情况?

在解释这个之前,我们先引入两个概念

宏观任务和微观任务

1. 宏观任务

ES5 之前,异步操作由宿主发起,JavaScript 引擎并不能发起异步操作,这类的异步任务称为宏观任务,比较典型的有

setTimeout(() => {
    console.log("exec")
}, 2000);

2.微观任务

ES5 之后出现了 Promise ,用于解决回调地狱的问题,这个函数也是异步的,会等到 fulfill(resolve 或 reject) 后才会执行 then 方法

new Promise((resolve, reject) => {
    resolve("hello world")
}).then(data => {
    console.log(data)
})

这个异步任务,由 v8 引擎发起 称为微观任务

这两类任务对 event loop 也有影响

接下来进入本文章重点!!

event loop

event loop 分为浏览器环境和 node 环境,实现是不一样的,本篇文章暂时只讨论浏览器环境下的 event loop

1. 浏览器环境下的 event loop

接下来,我们具体看一个很大的例子

console.log("1");

setTimeout(function cb1(){
    console.log("2")
}, 0);

new Promise(function(resolve, reject) {
    console.log("3")
    resolve();
}).then(function cb2(){
    console.log("4");
})

console.log("5")

这段代码用 event loop 的解释是这样的

用文字解释如下,上述动画以及文字解释忽略 main 函数

  1. console.log("1") 入栈出栈,控制台显示 1
  2. setTimeout 入栈,加入异步任务队列(此时处于等待执行完成的状态,对于setTimeout来说就是等待延迟时间算执行完成,对于Promise 来说就是被 fulfill 了才算执行完成。
  3. new Promise 入栈出栈,控制台显示 3,并且把函数放入异步队列,等待完成了,就执行 then 方法,这里的话,演示动画忘记加上了。
  4. console.log(5) 入栈出栈,控制台显示 5

至此,主函数内的任务全部执行完毕,

这里需要先知道,当任务放入异步任务队列后他们如果完成了,就会自动进入微观任务或者宏观任务队列。

这个时候 event loop 检索微观任务队列是否有任务,如果有,就拖到 执行栈中执行,如果没有的话,就检索宏观任务队列是否有任务。

而且,如果一旦微观任务队列有任务,就一定会先执行微观任务队列的。

如果一旦执行栈有任务就一定会先执行执行栈的。

可以用代码表述如下

while (true) {
    while (如果执行栈有任务) {
        // 执行
    }
    if (微观任务队列有任务) {
        // 执行
        continue;
    }
    if (宏观任务队列有任务) {
        // 执行
        continue;
    }
}

至此,我们很容易得到上面的代码的执行结果是

"1", "3", "5", "4", "2"

在做一个宏观任务嵌套微观任务的例子加深上述流程的理解。

console.log("1");

setTimeout(() => {
    console.log("2")
    new Promise(resolve => {
      resolve()
    }).then(() => {
      console.log("3")
    })
}, 0);

setTimeout(() => {
  console.log("4")
}, 0);

console.log("5")

执行结果会是

"1", "5", "2", "3", "4"

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路人甲

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