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JavaScript执行机制及Event Loop

JavaScript执行机制及Event Loop

作者: Yixi_Li | 来源:发表于2019-04-20 22:15 被阅读7次

    今天看了两篇不错的文章,想自己总结一下JS的执行机制
    这一次,彻底弄懂 JavaScript 执行机制
    JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop

    一、 JavaScript最大的特点就是单线程

    JavaScript语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。那么,为什么JavaScript不能有多个线程呢?这样能提高效率啊。

    JavaScript的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,JavaScript的主要用途是与用户互动,以及操作DOM。这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。比如,假定JavaScript同时有两个线程,一个线程在某个DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?

    所以,为了避免复杂性,从一诞生,JavaScript就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,将来也不会改变。

    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。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。

    运行机制

    既然js是单线程,那就像只有一个窗口的银行,客户需要排队一个一个办理业务,同理js任务也要一个一个顺序执行。如果一个任务耗时过长,那么后一个任务也必须等着。那么问题来了,假如我们想浏览新闻,但是新闻包含的超清图片加载很慢,难道我们的网页要一直卡着直到图片完全显示出来?因此聪明的程序员将任务分为两类:

    同步任务
    异步任务

    当我们打开网站时,网页的渲染过程就是一大堆同步任务,比如页面骨架和页面元素的渲染。而像加载图片音乐之类占用资源大耗时久的任务,就是异步任务。

    (1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。
    (2)主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。只要异步任务有了运行结果,就在"任务队列"之中放置一个事件。
    (3)一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取"任务队列",看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行。
    (4)主线程不断重复上面的第三步。

    image.png
    1. 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。
    2. 当指定的事情完成时,Event Table会将这个函数移入Event Queue。
    3. 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。
    4. 上述过程会不断重复,也就是常说的Event Loop(事件循环)。

    正题

    macro-task(宏任务):包括整体代码script,setTimeout,setInterval
    micro-task(微任务):Promise,process.nextTick

    事件循环的顺序,决定js代码的执行顺序。进入整体代码(宏任务)后,开始第一次循环。接着执行所有的微任务。然后再次从宏任务开始,找到其中一个任务队列执行完毕,再执行所有的微任务。

    1. setTimeout,将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue。(同理setInterval)

    2. Promise,new Promise立即执行,then函数分发到微任务Event Queue。
      除了setTimeout和setInterval这两个方法,Node.js还提供了另外两个与"任务队列"有关的方法:process.nextTicksetImmediate。它们可以帮助我们加深对"任务队列"的理解。

    3. process.nextTick方法可以在当前"执行栈"的尾部----下一次Event Loop(主线程读取"任务队列")之前----触发回调函数。也就是说,它指定的任务总是发生在所有异步任务之前。

    4. 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下一次Event Loop时执行,这与setTimeout(fn, 0)很像。

    process.nextTick(function A() {
      console.log(1);
      process.nextTick(function B(){console.log(2);});
    });
    
    setTimeout(function timeout() {
      console.log('TIMEOUT FIRED');
    }, 0)
    // 1
    // 2
    // TIMEOUT FIRED
    

    上面代码中,由于process.nextTick方法指定的回调函数,总是在当前"执行栈"的尾部触发,所以不仅函数A比setTimeout指定的回调函数timeout先执行,而且函数B也比timeout先执行。这说明,如果有多个process.nextTick语句(不管它们是否嵌套),将全部在当前"执行栈"执行。

    setImmediate(function (){
      setImmediate(function A() {
        console.log(1);
        setImmediate(function B(){console.log(2);});
      });
    
      setTimeout(function timeout() {
        console.log('TIMEOUT FIRED');
      }, 0);
    });
    // 1
    // TIMEOUT FIRED
    // 2
    

    上面代码中,setImmediate和setTimeout被封装在一个setImmediate里面,它的运行结果总是1--TIMEOUT FIRED--2,这时函数A一定在timeout前面触发。至于2排在TIMEOUT FIRED的后面(即函数B在timeout后面触发),是因为setImmediate总是将事件注册到下一轮Event Loop,所以函数A和timeout是在同一轮Loop执行,而函数B在下一轮Loop执行。

    我们由此得到了process.nextTick和setImmediate的一个重要区别:多个process.nextTick语句总是在当前"执行栈"一次执行完,多个setImmediate可能则需要多次loop才能执行完。

    另外,由于process.nextTick指定的回调函数是在本次"事件循环"触发,而setImmediate指定的是在下次"事件循环"触发,所以很显然,前者总是比后者发生得早,而且执行效率也高(因为不用检查"任务队列")。

    最后来一段比较复杂的代码

    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')
        })
    })
    

    答案是:
    1,7,6,8,2,4,9,11,3,10,5,12

    最后的最后

    • javascript是一门单线程语言
    • Event Loop是javascript的执行机制

    【Vue中的异步更新队列】

    可能你还没有注意到,Vue 在更新 DOM 时是异步执行的。只要侦听到数据变化,Vue 将开启一个队列,并缓冲在同一事件循环中发生的所有数据变更。如果同一个 watcher 被多次触发,只会被推入到队列中一次。这种在缓冲时去除重复数据对于避免不必要的计算和 DOM 操作是非常重要的。然后,在下一个的事件循环“tick”中,Vue 刷新队列并执行实际 (已去重的) 工作。Vue 在内部对异步队列尝试使用原生的 Promise.thenMessageChannel,如果执行环境不支持,则会采用 setTimeout(fn, 0) 代替。

    例如,当你设置 vm.someData = 'new value',该组件不会立即重新渲染。当刷新队列时,组件会在下一个事件循环“tick”中更新。多数情况我们不需要关心这个过程,但是如果你想基于更新后的 DOM 状态来做点什么,这就可能会有些棘手。虽然 Vue.js 通常鼓励开发人员使用“数据驱动”的方式思考,避免直接接触 DOM,但是有时我们必须要这么做。为了在数据变化之后等待 Vue 完成更新 DOM,可以在数据变化之后立即使用Vue.nextTick(callback)这样回调函数将在 DOM 更新完成后被调用。例如:
    <div id="example">{{message}}</div>

    Vue.component('example', {
      template: '<span>{{ message }}</span>',
      data: function () {
        return {
          message: '未更新'
        }
      },
      methods: {
        updateMessage: function () {
          this.message = '已更新'
          console.log(this.$el.textContent) // => '未更新'
          this.$nextTick(function () {
            console.log(this.$el.textContent) // => '已更新'
          })
        }
      }
    })
    

    因为 $nextTick() 返回一个 Promise 对象,所以你可以使用新的 ES2016 async/await 语法完成相同的事情:

    methods: {
      updateMessage: async function () {
        this.message = '已更新'
        console.log(this.$el.textContent) // => '未更新'
        await this.$nextTick()
        console.log(this.$el.textContent) // => '已更新'
      }
    }
    

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