什么是EventLoop?

本文向大家介绍JavaScript之EventLoop的内部运行机制。


EventLoop是如何执行的?

一、为什么JS是单线程?

众所周知,JS最大的特点之一就是单线程,也就是说,同一时间只能做一件事情。像排队样的,必须等前面事情做完了才可以进行下一步。为什么JS不能有多线程呢?JS的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,JS的主要用途是与用户互动。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,从设计JS语言开始,它就是一门单线程的语言,也是JS最大的特点。

单线程代码(即同步代码)

console.log(1111)

for (let index = 0; index < 10; index++) {

    console.log(index)

}

console.log(2222)

代码执行结果

1111

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2222

如上图所示,必须一步一步来执行代码,没有任何的跳过

异步代码

console.log(1111)

setTimeout(() => {

    console.log(2222)

}, 300)

console.log(3333)

代码执行结果

1111

3333

2222

如上所示 异步代码并不是按照代码顺序来执行结果

二、什么是EventLoop?

主线程从“任务队列”中读取任务,这个过程或者说这种机制称为EventLoop(事件循环)

如图,主线程在运行的时候,如果有各种各样的IO任务,就会将这些任务放到EventLoop线程中执行。当主线程中的任务都执行完毕,那么就会去读取“任务队列”,依次执行任务对应的回调函数。

三·、任务队列

单线程像排队样的,前一个任务结束,才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。如果是因为任务量比较巨大,CPU忙不过来,倒也还好。但是很多时候CPU是空闲的。因为IO设备读取数据很慢(比如Ajax调用接口),必须等待数据返回,才能进行下一步。这样的等待太浪费资源了,也会非常影响用户体验。

所以,通过前辈的的思想设计,当有这种大量的IO操作时,可先不管这些,将这些标记为等待中的任务,先运行后面的的任务。等IO任务返回了结果,再回头,把挂起的任务继续执行。

因此,JS中的任务分为了同步任务(synchronous)和异步任务(asynchronous)。同步任务:只有当前一个任务执行完毕后,才可以执行下一个任务。异步任务:不到主线程中执行,到任务队列中去,当队列通知主线程,某某任务可以执行了,该任务才会去执行。如图所示


四、事件和回调函数

"任务队列"是一个事件的队列(也可以理解成消息的队列),IO设备完成一项任务,就在"任务队列"中添加一个事件,表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列",就是读取里面有哪些事件。

"任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等)。只要指定过回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。

所谓"回调函数"(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。

"任务队列"是一个先进先出的数据结构,排在前面的事件,优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的,只要执行栈一清空,"任务队列"上第一位的事件就自动进入主线程。

具体来说,异步任务的运行机制如下

所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈

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。

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。

主线程不断重复上面的第三步。

五、EventLoop是如何执行的?

如上面所述,JS任务分为同步任务和异步任务。但是异步任务里面又分为宏任务(Task Queue)和微任务(Microtask Queue)。同步任务的执行顺序一定早于异步任务

具体流程如下:

从宏任务队列中,按照入队顺序,找到第一个执行的宏任务,放入调用栈,开始执行

执行完该宏任务下所有同步任务后,即调用栈清空后,该宏任务被推出宏任务队列,然后微任务队列开始按照入队顺序,依次执行其中的微任务,直至微任务队列清空为止

当微任务队列清空后,一个事件循环结束;

接着从宏任务队列中,找到下一个执行的宏任务,开始第二个事件循环,直至宏任务队列清空为止。

同步任务:按照代码顺序和调用顺序

异步任务:

宏任务:setTimeout、setInterval、setImmediate等

微任务:process.nextTick、Promise.then catch finally等

事件循环例子

console.log("a");

setTimeout(function () {

    console.log("b");

}, 0);

new Promise((resolve) => {

    console.log("c");

    resolve();

})

    .then(function () {

        console.log("d");

    })

    .then(function () {

        console.log("e");

    });

console.log("f");

事件循环执行结果  a c f d e b

原因:

console.log("a") 作为同步代码,当仁不让直接放到栈中执行 因此 第一个打印出来的就是a

setTimeout作为异步任务放到宏任务任务队列中,代码继续往下走

Promise语句,将其放到调用栈中,接着走

执行console.log("c")  resolve()  打印c

new Promise().then()作为异步任务放到微任务队列中,代码继续往下走

最后console.log("f")  同步代码  直接执行 打印f

此时同步任务已经全部执行完毕,紧接着是异步任务,首先是微任务,执行Promise.then方法

先开始console.log("d");  打印 d console.log("e"); 打印e

最后执行宏任务 console.log("b");  打印b  整个流程大概是这样


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