宏任务与微任务整理解析

JS事件循环机制(event loop)之宏任务/微任务
synchronous:同步任务
asynchronous:异步任务
task queue/callback queue:任务队列
execution context stack:执行栈
heap:堆
satck:栈
macro-task:宏任务
micro-task:微任务
首先我们要知道两点

  • JavaScript是单线程的语言
  • Event Loop是javascript的执行机制
    javascript事件循环
    js是单线程,就像学生排队上厕所,学生需要排队一个一个上厕所,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
    宏任务与微任务整理解析
    从图片可知,一个方法执行会向执行栈中加入这个方法的执行环境,在这个执行环境中还可以调用其它方法,甚至是自己,其结果不过是执行栈中再添加一个执行环境。这个过程可以是无限进行下去,除非发生了栈溢出,即超过了所有使用内存的最大值。
    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。关于这部分有严格的文字定义,但本文的目的是用最小的学习成本彻底弄懂执行机制
    先看一段代码
    宏任务与微任务整理解析
    为什么打印顺序是以上情况?
  • 如下图(此图从网站下载)
    宏任务与微任务整理解析
    解读:
  • 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
  • 当指定的事情完成时,Event Table会将这个函数移入Event Queue.
  • 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。
  • 上述过程会不断重复,也就是常说的Event Loop(事件循环)。
    如何知道主线程执行栈为空呢?js引擎存在monitoring process进程,会持续不断的检查主线程执行栈是否为空,一旦为空,就会去Event Queue那里检查是否有等待被调用的函数。
    宏任务与微任务整理解析
    上面是一段简易的ajax请求代码:
  • ajax进入Event Table,注册回调函数success。
  • 执行console.log('代码执行结束')。
  • ajax事件完成,回调函数success进入Event Queue.
  • 主线程从Event Queue读取回调函数success并执行。
    微任务(Microtasks)、宏任务(task)?
    微任务和宏任务皆为异步任务,它们都属于一个队列,主要区别于她们的执行顺序,Event Loop的走向和取值。那么她们之间到底有什么区别呢?
    宏任务与微任务整理解析
    js异步有一个机制,就是遇到宏任务,先执行宏任务,将宏任务放入eventqueue,然后在执行微任务,将微任务放入eventqueue,注意这两个queue不是一个queue.当你往外拿的时候先从微任务里拿这个回调函数,然后再从宏任务的queue上拿宏任务的回调函数。
  • 宏任务一般是:包括整体代码script,setTimeout,setInterval,setImmedidate.
  • 微任务:原生Promise(有些实现的Promise将then方法放到宏任务中),process.nextTick,Object.observe(已废弃),MutationObserver记住就行了。
    setTimeout
    对于setTimeout,大家对他的第一印象就是异步可以延时执行,我们经常这么实现延时3秒执行:
    setTime(()=>{
    console.log('延时3s')
    },3000)
    渐渐的setTimeout用的地方多了,问题也出现了,有时候明明写的延时3s,实际上却5,6秒才执行,函数,这又咋回事?
    setTimeout(()=>{
    task();
    },3000)
    console.log('执行console');
    根据前面我们的结论,setTimeout是异步的,应该先执行console.log这个同步任务,所以我们的结论是:
    //执行console
    //task()
    去验证一下结果正确!然后我们修改一下前面的代码:
    setTimeout(()=>{
    task()
    },3000)
    sleep(100000000)
    乍一看其实差不多嘛,但我们把这段代码在chrome执行一下,却发现控制台执行task()需要的时间远远超过3秒,说好的延时三秒,为啥现在需要这么长时间啊? 这时候我们需要重新理解setTimeout的定义。我们先说上述代码是怎么执行的:
  • task()进入Event Table并注册,计时开始。
  • 执行sleep函数,很慢,非常慢,计时仍在继续。
  • 3s到了,计时事件timeout完成,task()进入Event Queue,但是sleep也太慢了,还没执行完,只好等着。
  • sleep终于执行完了,task()终于从Event Queue进入了主线程执行。
    上述的流程走完,我们知道setTimeout这个函数,是经过指定事件后,把要执行的任务(本例中为task())加入到Event Queue中,又因为是单线程任务要一个一个执行,如果前面的任务需要的事件太久,那么只能等着,导致真正的延迟事件远远大于3s.

我们还经常遇到setTimeout(fn,0)这样的代码,0秒后执行又是上面意思呢?setTimeout(fn,0)的含义是,指定某个在主线程最早可得的空闲时间执行,意思是不用再等待多少秒了,只要主线程执行栈内的同步任务全部执行完成,栈为空就马上执行
举例说明:
宏任务与微任务整理解析
关于setTimeout要补充的是,即便主线程为空,0毫秒实际上也是达不到。根据HTML的标准,最低是4毫秒。有兴趣的同学可以去MDN自行了解。

setInterval
上面说完了setTimeout,当然不能错过它的孪生兄弟setInterval。她两差不多,只不过后者是循环的执行。对于执行顺序来说,setInterval会每隔指定的时间将注册的函数置入Event Queue,如果前面的任务耗时太久,那么同样需要等待。

唯一需要注意的一点是,对于setInterval(fn,ms)来说,我们已经知道不是每个ms秒会执行一次fn,而是每过ms秒,会有fn进入Event Queue。一旦setInterval的回调函数fn执行时间超过了延迟时间ms,那么就完全看不出来有时间间隔了
Promise与process.nextTick(callback)

  • Promise的定义和功能本文不在赘述,可以学习一下es6入门
  • 而process.nextTick(callback)类似node.js版的“setTimeout",在事件循环的下一次循环中调用callback回调函数。
    不同类型的任务会进入对应的Event Queue,比如setTimeout和setInterval会进入相同的Event Queue
    看例子:
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    最后输出结果是Promise1,Promise2,setTimeout1

Promise参数中,Promise1是同步执行的,其次是因为Promise是mirotasks,会在同步任务完成后去清空microtasks queues,最后清空完微任务再去宏任务队列取值。
宏任务与微任务整理解析
这回是嵌套,最后的输出结果为Promise1,setTimeout1,Promise2,setTimeout2

  • 一开始执行栈的同步任务执行完毕,会去microtasks queues找 清空 microtasks queues,输出Promise1,同时会生成一个异步任务setTimeout1
  • 去宏任务队列查看此时队列是setTimeout1在setTimeout2之前,因为setTimeout1执行栈一开始的时候就开始异步执行,所以输出setTimeout1
  • 在执行setTimeout1时会生成Promise2的一个microtasks,放入microtasks queues中,接着又是一个循环,去清空microtasks queues,输出Promise2
  • 清空完 microtasks queues,就又去宏任务队列取一个,这回取的是setTimeout2
    宏任务与微任务整理解析
    最后我们来分析一段比较复杂的代码,判断是否真的掌握了js执行机制:
    宏任务与微任务整理解析
    第一轮事件循环流程分析:
  • 整体script作为第一个宏任务进入主线程,遇到console.log,输出1.
  • 遇到setTimeout,其回调函数被分发到宏任务Event Queue。我们暂且记为settimeout1.
  • 遇到process.nextTick(),其回调函数被分发到微任务Event Queue。我们记为process1.
  • 遇到Promise,new Promise直接执行,输出7.then被分发到微任务Event Queue中。我们记为then1.
  • 又遇到setTimeout,其回调函数被分发到宏任务Event Queue中,我们记为SetTimeout2.
    宏任务与微任务整理解析
  • 上表是第一轮事件循环宏任务结束时各Event Queue的情况,此时已经输出了1和7.
    我们发现了process1和then1两个微任务。
  • 执行process1,输出6.
  • 执行then1,输出8.
    好了,第一轮事件循环正式结束,这一轮的结果是输出1,7,6,8.那么第二轮事件循环从setTimeout1宏任务开始:
  • 首先输出2.接下来遇到了process.nectTick(),同样将其分发到微任务Event Queue中,记为process2.
  • new Promise立即执行输出4,then也分发到微任务Event Queue中,记为then2
    宏任务与微任务整理解析
  • 第三轮事件循环宏任务执行结束,执行两个微任务process3和then3.
  • 输出10.
  • 输出12.
  • 第三轮事件循环结束,第三轮输出9,11,10,12.
  • 整段代码,共进行了三次事件循环,完整的输出为1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12.
    (请注意,node环境下的事件监听依赖libuv与前端环境不完全相同,输出顺序可能会有误差)
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    参考大佬文章:https://juejin.im/post/59e85eebf265da430d571f89
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