JS事件循环之宏任务和微任务

众所周知，JS 是一门单线程语言，可是浏览器又能很好的处理异步请求，那么到底是为什么呢？

JS 的执行环境一般是浏览器和 Node.js，两者稍有不同，这里只讨论浏览器环境下的情况。

JS 执行过程中会产生两种任务，分别是：同步任务和异步任务。

• 同步任务：比如声明语句、for、赋值等，读取后依据从上到下从左到右，立即执行。
• 异步任务：比如 ajax 网络请求，setTimeout 定时函数等都属于异步任务。异步任务会通过任务队列(Event Queue)的机制（先进先出的机制）来进行协调。

任务队列（Event Queue）

任务队列中的任务也分为两种，分别是：宏任务（Macro-take）和微任务（Micro-take）

• 宏任务主要包括：scrip(JS 整体代码)、setTimeout、setInterval、setImmediate、I/O、UI 交互
• 微任务主要包括：Promise(重点关注)、process.nextTick(Node.js)、MutaionObserver

任务队列的执行过程是：先执行一个宏任务，执行过程中如果产出新的宏/微任务，就将他们推入相应的任务队列，之后在执行一队微任务，之后再执行宏任务，如此循环。以上不断重复的过程就叫做 Event Loop(事件循环)。

每一次的循环操作被称为tick。

image

理解微任务和宏任务的执行执行过程

console.log("script start");

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

Promise.resolve()
  .then(function () {
    console.log("promise1");
  })
  .then(function () {
    console.log("promise2");
  });

console.log("script end");

按照上面的内容，分析执行步骤：

1. 宏任务：执行整体代码（相当于<script>中的代码）：
   1. 输出: script start
   2. 遇到 setTimeout，加入宏任务队列，当前宏任务队列(setTimeout)
   3. 遇到 promise，加入微任务，当前微任务队列(promise1)
   4. 输出：script end
2. 微任务：执行微任务队列（promise1）
   1. 输出：promise1，then 之后产生一个微任务，加入微任务队列，当前微任务队列（promise2）
   2. 执行 then，输出promise2
3. 执行渲染操作，更新界面（敲黑板划重点）。
4. 宏任务：执行 setTimeout
   1. 输出：setTimeout

Promise 的执行

new Promise(..)中的代码，也是同步代码，会立即执行。只有then之后的代码，才是异步执行的代码，是一个微任务。

console.log("script start");

setTimeout(function () {
  console.log("timeout1");
}, 10);

new Promise((resolve) => {
  console.log("promise1");
  resolve();
  setTimeout(() => console.log("timeout2"), 10);
}).then(function () {
  console.log("then1");
});

console.log("script end");

步骤解析：

• 当前任务队列：微任务: [], 宏任务：[<script>]

1. 宏任务：
   1. 输出: script start
   2. 遇到 timeout1，加入宏任务
   3. 遇到 Promise，输出promise1，直接 resolve，将 then 加入微任务，遇到 timeout2，加入宏任务。
   4. 输出script end
   5. 宏任务第一个执行结束

• 当前任务队列：微任务[then1]，宏任务[timeou1, timeout2]

1. 微任务：
   1. 执行 then1，输出then1
   2. 微任务队列清空

• 当前任务队列：微任务[]，宏任务[timeou1, timeout2]

1. 宏任务：
   1. 输出timeout1
   2. 输出timeout2

• 当前任务队列：微任务[]，宏任务[timeou2]

4. 微任务：
   1. 为空跳过

• 当前任务队列：微任务[]，宏任务[timeou2]

5. 宏任务：
   1. 输出timeout2

async/await 的执行

async 和 await 其实就是 Generator 和 Promise 的语法糖。

async 函数和普通 函数没有什么不同，他只是表示这个函数里有异步操作的方法，并返回一个 Promise 对象

翻译过来其实就是：

// async/await 写法
async function async1() {
  console.log("async1 start");
  await async2();
  console.log("async1 end");
}
// Promise 写法
async function async1() {
  console.log("async1 start");
  Promise.resolve(async2()).then(() => console.log("async1 end"));
}

看例子：

async function async1() {
  console.log("async1 start");
  await async2();
  console.log("async1 end");
}
async function async2() {
  console.log("async2");
}
async1();
setTimeout(() => {
  console.log("timeout");
}, 0);
new Promise(function (resolve) {
  console.log("promise1");
  resolve();
}).then(function () {
  console.log("promise2");
});
console.log("script end");

步骤解析：

• 当前任务队列：宏任务：[<script>]，微任务: []

1. 宏任务：
   1. 输出：async1 start
   2. 遇到 async2，输出：async2，并将 then（async1 end）加入微任务
   3. 遇到 setTimeout，加入宏任务。
   4. 遇到 Promise，输出：promise1，直接 resolve，将 then(promise2)加入微任务
   5. 输出：script end

• 当前任务队列：微任务[promise2, async1 end]，宏任务[timeout]

2. 微任务：
   1. 输出：promise2
   2. promise2 出队
   3. 输出：async1 end
   4. async1 end 出队
   5. 微任务队列清空

• 当前任务队列：微任务[]，宏任务[timeout]

3. 宏任务：
   1. 输出：timeout
   2. timeout 出队，宏任务清空

注意：任务队列（宏任务和微任务）是栈（Stack）结构，执行时遵循先进后出（LIFO） 的原则

setTimerout 并不准确

由上我们已经知道了 setTimeout 是一个宏任务，会被添加到宏任务队列当中去，按顺序执行，如果前面有。

setTimeout() 的第二个参数是为了告诉 JavaScript 再过多长时间把当前任务添加到队列中。

如果队列是空的，那么添加的代码会立即执行；如果队列不是空的，那么它就要等前面的代码执行完了以后再执行。

看代码：

const s = new Date().getSeconds();
console.log("script start");
new Promise((resolve) => {
  console.log("promise");
  resolve();
}).then(() => {
  console.log("then1");
  while (true) {
    if (new Date().getSeconds() - s >= 4) {
      console.log("while");
      break;
    }
  }
});
setTimeout(() => {
  console.log("timeout");
}, 2000);
console.log("script end");

因为then是一个微任务，会先于setTimeout执行，所以，虽然setTimeout是在两秒后加入的宏任务，但是因为then中的在while操作被延迟了4s，所以一直推迟到了4s秒后才执行的setTimeout。

所以输出的顺序是：script start、promise、script end、then1。
四秒后输出：while、timeout

注意：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的。根据 HTML 的标准，最低是 4 毫秒。有兴趣的同学可以自行了解。

总结

有个小 tip：从规范来看，microtask 优先于 task 执行，所以如果有需要优先执行的逻辑，放入 microtask 队列会比 task 更早的被执行。

最后的最后，记住，JavaScript 是一门单线程语言，异步操作都是放到事件循环队列里面，等待主执行栈来执行的，并没有专门的异步执行线程。

参考

• 知乎-【JS】深入理解事件循环,这一篇就够了!(必看)
• 掘金小册-前端性能优化-Event Loop 与异步更新策略
• Segmentfault-译文：JS 事件循环机制（event loop）之宏任务、微任务
• 这一次，彻底弄懂 JavaScript 执行机制
• 面试一定会问到的-js 事件循环