JavaScript之彻底理解EventLoop

前言

Event Loop即事件循环，是浏览器或Node解决单线程运行时不会阻塞的一种机制。

在正式学习Event Loop之前，先需要解决几个问题：

1. 什么是同步与异步？
2. JavaScript是一门单线程语言，那如何实现异步？
3. 同步任务和异步任务的执行顺序如何？
4. 异步任务是否存在优先级？

同步与异步

计算机领域中的同步与异步和我们现实社会的同步和异步正好相反。现实中的同步，就是同时进行，突出的是"同"，比如看足球比赛的时候吃着零食，两件事情同时发生；异步就是不同时。但计算机中与现实存在一定差异。

举个栗子

天气冷了，早上刚醒来想喝点热水暖暖身子，但这每天起早贪黑996，晚上回来太累躺下就睡，没开水啊，没法子，只好急急忙忙去烧水。

现在早上太冷了啊，不由得在被窝里面多躺了一会，收拾的时间紧紧巴巴，不能空等水开，于是我便趁此去洗漱，收拾自己。 洗漱完，水开了，喝到暖暖的热水，舒服啊！

舒服完，开启新的996之日，打工人出发！

烧水和洗漱是在同时间进行的，这就是计算机中的异步。

计算机中的同步是连续性的动作，上一步未完成前，下一步会发生堵塞，直至上一步完成后，下一步才可以继续执行。例如：只有等水开，才能喝到暖暖的热水。

单线程却可以异步？

JavaScript的确是一门单线程语言，但是浏览器UI是多线程的，异步任务借助浏览器的线程和JavaScript的执行机制实现。 例如，setTimeout就借助浏览器定时器触发线程的计时功能来实现。

浏览器线程

1. GUI渲染线程

• 绘制页面，解析HTML、CSS，构建DOM树等
• 页面的重绘和重排
• 与JS引擎互斥(JS引擎阻塞页面刷新)

2. JS引擎线程

• js脚本代码执行
• 负责执行准备好的事件，例如定时器计时结束或异步请求成功且正确返回
• 与GUI渲染线程互斥

3. 事件触发线程

• 当对应的事件满足触发条件，将事件添加到js的任务队列末尾
• 多个事件加入任务队列需要排队等待

5. 定时器触发线程

• 负责执行异步的定时器类事件：setTimeout、setInterval等
• 浏览器定时计时由该线程完成，计时完毕后将事件添加至任务队列队尾

6. HTTP请求线程

• 负责异步请求
• 当监听到异步请求状态变更时，如果存在回调函数，该线程会将回调函数加入到任务队列队尾

同步与异步执行顺序

1. JavaScript将任务分为同步任务和异步任务，同步任务进入主线中中，异步任务首先到Event Table进行回调函数注册。

2. 当异步任务的触发条件满足，将回调函数从Event Table压入Event Queue中。

3. 主线程里面的同步任务执行完毕，系统会去Event Queue中读取异步的回调函数

4. 只要主线程空了，就会去Event Queue读取回调函数，这个过程被称为Event Loop。

举个栗子

• setTimeout(cb, 1000)，当1000ms后，就将cb压入Event Queue。
• ajax(请求条件, cb)，当http请求发送成功后，cb压入Event Queue。

EventLoop执行流程

Event Loop执行的流程如下：

下面一起来看一个例子，熟悉一下上述流程。

// 下面代码的打印结果？
// 同步任务 打印 first
console.log("first");     
setTimeout(() => {        
// 异步任务 压入Event Table 4ms之后cb压入Event Queue
  console.log("second");
},0)
// 同步任务 打印last
console.log("last");     
// 读取Event Queue 打印second
复制代码

常见异步任务

• DOM事件
• AJAX请求
• 定时器setTimeout和setlnterval
• ES6的Promise

异步任务的优先级

下面继续来看一个案例：

setTimeout(() => {
  console.log(1);
}, 1000)
new Promise(function(resolve){
    console.log(2);
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 99 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log(3)
});
console.log(4)
复制代码

按照上面的学习： 可以很轻松得出案例的打印结果：2，4，1，3。

Promise定义部分为同步任务，回调部分为异步任务

将案例代码在控制台运行，最终返回结果却有些出人意料：

刚看到如此结果，我的第一感觉是，setTimeout函数1s触发太慢导致它加入Event Queue的时间晚于Promise.then

于是我修改了setTimeout的回调时间为0(浏览器最小触发时间为4ms)，但结果仍为发生改变。

那么也就意味着，JavaScript的异步任务是存在优先级的。

宏任务和微任务

JavaScript除了广义上将任务划分为同步任务和异步任务，还对异步任务进行了更精细的划分。异步任务又进一步分为微任务和宏任务。

• history traversal任务（h5当中的历史操作）
• process.nextTick（nodejs中的一个异步操作）
• MutationObserver（h5里面增加的，用来监听DOM节点变化的）

宏任务和微任务分别有各自的任务队列Event Queue，即宏任务队列和微任务队列。

Event Loop执行过程

了解到宏任务与微任务过后，我们来学习宏任务与微任务的执行顺序。

1. 代码开始执行，创建一个全局调用栈，script作为宏任务执行
2. 执行过程过同步任务立即执行，异步任务根据异步任务类型分别注册到微任务队列和宏任务队列
3. 同步任务执行完毕，查看微任务队列

• 若存在微任务，将微任务队列全部执行(包括执行微任务过程中产生的新微任务)
• 若无微任务，查看宏任务队列，执行第一个宏任务，宏任务执行完毕，查看微任务队列，重复上述操作，直至宏任务队列为空

更新一下Event Loop的执行顺序图：

总结

在上面学习的基础上，重新分析当前案例：

setTimeout(() => {
  console.log(1);
}, 1000)
new Promise(function(resolve){
    console.log(2);
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 99 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log(3)
});
console.log(4)
复制代码

分析过程见下图：

面试题

文章的最后附赠几道经典面试题，可以测试一下自己对Event Loop的掌握程度。

题目一

console.log('script start');
setTimeout(() => {
    console.log('time1');
}, 1 * 2000);
Promise.resolve()
.then(function() {
    console.log('promise1');
}).then(function() {
    console.log('promise2');
});
async function foo() {
    await bar()
    console.log('async1 end')
}
foo()
async function errorFunc () {
    try {
        await Promise.reject('error!!!')
    } catch(e) {
        console.log(e)
    }
    console.log('async1');
    return Promise.resolve('async1 success')
}
errorFunc().then(res => console.log(res))
function bar() {
    console.log('async2 end') 
}
console.log('script end');
复制代码

题目二

setTimeout(() => {
    console.log(1)
}, 0)
const P = new Promise((resolve, reject) => {
    console.log(2)
    setTimeout(() => {
        resolve()
        console.log(3)
    }, 0)
})
P.then(() => {
    console.log(4)
})
console.log(5)
复制代码

题目三

var p1 = new Promise(function(resolve, reject){
    resolve("2")
})
setTimeout(function(){
    console.log("1")
},10)
p1.then(function(value){
    console.log(value)
})
setTimeout(function(){
    console.log("3")
},0)