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原创 Lookforto 译文 JavaScript 235阅读 2017-06-14 22:53:52 举报

一、JS单线程、异步、同步概念
  从上一篇说明vue nextTick的文章中,多次出现“事件循环”这个名词,简单说明了事件循环的步骤,以便理解nextTick的运行时机,这篇文章将更为详细的分析下事件循环。在此之前需要了解JS单线程,及由此产生的同步执行环境和异步执行环境。
  众所周知,JS是单线程(如果一个线程删DOM,一个线程增DOM,浏览器傻逼了~所以只能单着了),虽然有webworker酱紫的多线程出现,但也是在主线程的控制下。webworker仅仅能进行计算任务,不能操作DOM,所以本质上还是单线程。
  单线程即任务是串行的,后一个任务需要等待前一个任务的执行,这就可能出现长时间的等待。但由于类似ajax网络请求、setTimeout时间延迟、DOM事件的用户交互等,这些任务并不消耗 CPU,是一种空等,资源浪费,因此出现了异步。通过将任务交给相应的异步模块去处理,主线程的效率大大提升,可以并行的去处理其他的操作。当异步处理完成,主线程空闲时,主线程读取相应的callback,进行后续的操作,最大程度的利用CPU。此时出现了同步执行和异步执行的概念,同步执行是主线程按照顺序,串行执行任务;异步执行就是cpu跳过等待,先处理后续的任务(CPU与网络模块、timer等并行进行任务)。由此产生了任务队列与事件循环,来协调主线程与异步模块之间的工作。

二、事件循环机制

                                  事件循环示例图

  如上图为事件循环示例图(或JS运行机制图),流程如下:
    step1:主线程读取JS代码,此时为同步环境,形成相应的堆和执行栈;
    step2: 主线程遇到异步任务,指给对应的异步进程进行处理(WEB API);
    step3: 异步进程处理完毕(Ajax返回、DOM事件处罚、Timer到等),将相应的异步任务推入任务队列;
    step4: 主线程执行完毕,查询任务队列,如果存在任务,则取出一个任务推入主线程处理(先进先出);
    step5: 重复执行step2、3、4;称为事件循环。
  执行的大意:
    同步环境执行(step1) -> 事件循环1(step4) -> 事件循环2(step4的重复)…
  其中的异步进程有:
    a、类似onclick等,由浏览器内核的DOM binding模块处理,事件触发时,回调函数添加到任务队列中;
    b、setTimeout等,由浏览器内核的Timer模块处理,时间到达时,回调函数添加到任务队列中;
    c、Ajax,由浏览器内核的Network模块处理,网络请求返回后,添加到任务队列中。

三、任务队列
  如上示意图,任务队列存在多个,同一任务队列内,按队列顺序被主线程取走;不同任务队列之间,存在着优先级,优先级高的优先获取(如用户I/O);
  3.1、任务队列的类型
    任务队列存在两种类型,一种为microtask queue,另一种为macrotask queue。
    图中所列出的任务队列均为macrotask queue,而ES6 的 promise[ECMAScript标准]产生的任务队列为microtask queue。

  3.2、两者的区别
    microtask queue:唯一,整个事件循环当中,仅存在一个;执行为同步,同一个事件循环中的microtask会按队列顺序,串行执行完毕;
    macrotask queue:不唯一,存在一定的优先级(用户I/O部分优先级更高);异步执行,同一事件循环中,只执行一个。

  3.3、更完整的事件循环流程
    将microtask加入到JS运行机制流程中,则:
      step1、2、3同上,
      step4:主线程查询任务队列,执行microtask queue,将其按序执行,全部执行完毕;
      step5:主线程查询任务队列,执行macrotask queue,取队首任务执行,执行完毕;
      step6:重复step4、step5。
    microtask queue中的所有callback处在同一个事件循环中,而macrotask queue中的callback有自己的事件循环。
    简而言之:同步环境执行 -> 事件循环1(microtask queue的All)-> 事件循环2(macrotask queue中的一个) -> 事件循环1(microtask queue的All)-> 事件循环2(macrotask queue中的一个)...
    利用microtask queue可以形成一个同步执行的环境,但如果Microtask queue太长,将导致Macrotask任务长时间执行不了,最终导致用户I/O无响应等,所以使用需慎重。

四、示例、验证  
复制代码
console.log('1, time = ' + new Date().toString())
setTimeout(macroCallback, 0);
new Promise(function(resolve, reject) {
console.log('2, time = ' + new Date().toString())
resolve();
console.log('3, time = ' + new Date().toString())
}).then(microCallback);

        function macroCallback() {
            console.log('4, time = ' + new Date().toString())
        } 

        function microCallback() {
            console.log('5, time = ' + new Date().toString())
        }     

复制代码
  结合第二节与第三节的分析,此处的执行流程应为:

    同步环境:1 -> 2 -> 3

    事件循环1(microCallback):5

    事件循环2(macroCallback):4

  运行结果如下:

    

  运行结果与预期一致,验证了在不同类型的任务队列中,microtask queue中的callball将优先执行。

总结:由此我们了解事件循环的机制,同时了解了任务队列、JS主线程、异步操作之间的相互协作;同时认识了两种任务队列:macrotask queue、microtask queue,它们由不同的标准制定,microtask queue对应ECMAScript的promise属性(ES6),文中说明了两者在事件循环中的运行情况及区别;在今后的异步操作中,通过灵活运用不同的任务队列,提升用户交互性能,给出更加的响应和视觉体验;同时,通过JS的事件循环机制,可以更清楚JS代码的执行流,从而更好的控制代码,更有效、更好的为业务服务
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