对Event Loop的非必要补充

一般从书籍或者博客阅读了关于事件循环的部分后,对js的异步机制便有了大致了解,但也容易产生一些疑问。陆续看了足够多的复读机们的解释后,这里补充一些注意点。

包含在<script>内的整段代码是宏任务队列的开头

在尚未意识到这一点时,容易产生微任务先于本轮宏任务执行的错觉;node没有script标签,自然指的是执行的整段代码。微任务优先于当前调用栈产生的宏任务被执行。比较特殊的是,代表宏任务的这整段代码包含了其它宏任务,执行后(产生宏任务队列和微任务队列)便从事件循环中被移除了。一轮EventLoop并不意味着script中的代码都被执行完了,遇到另外的宏任务比如setTimeout时,指定时间后会被推入任务队列,不管其中有没有另外的宏任务和微任务。

<script>
setTimeout(function setTimeout1 (){ ... })}, 0)
setTimeout(function setTimeout2 (){ ... }, 0)
Promise.resolve().then(function promise1 () { ... })
</script>

轮数 macrotask microtask
第一轮 开始 script
第一轮 执行 setTimeout1 ,setTimeout2 promise1
第一轮 结束(第二轮开始) setTimeout1 ,setTimeout2

一轮事件循环中先执行macrotask,再执行microtask。macrotask是取队列中的一项执行,microtask是清空队列,并且执行microtask中的任务时可能会源源不断产生新的微任务,都算作本轮应该被执行的微任务(产生的宏任务自然算作下一轮)。

<script>
setTimeout(function setTimeout1() { //1
    console.log("set1");
}, 0)
setTimeout(function setTimeout2() { //2
    console.log("set2");
}, 0)
Promise.resolve().then(function promise1() { //3
    console.log("pro1");

    Promise.resolve().then(function promise1() { //3.a
        console.log("pro2")
    }).then(function() {
        console.log("pro4")
    })
    setTimeout(function() { //3.1
        console.log("set3")
        Promise.resolve().then(function promise1() {
            console.log("pro5")
        }).then(function() {
            console.log("pro6")
        })
    }, 0)
    return new Promise(function(resolve, reject) {

        setTimeout(function() {
            resolve("yes")
        }, 0) //3.2
        console.log("block return")
        setTimeout(function setTimeout2() { //3.3
            console.log("set4");
        }, 0)
    })


}).then(function(val) {
    console.log(val)
    console.log("pro3")
})
</script>

比如微任务代码块3在执行过程中产生了微任务3.a,3.a会在本轮执行;产生的宏任务3.1、3.2、3.3会在下一轮。可以试着将then的返回值改为非阻塞,或者阻塞时间大于0再次分析。

js是单线程语言,但浏览器浏览器可不只有一个线程

最明显的例子是定时器:单线程是如何能做到等待指定时间后将函数放入队列,这期间还在往下执行代码?尽管js引擎是单线程从头到尾执行,但宿主环境提供了诸多辅助线程。定时器、浏览器事件、http请求、UI渲染等都是另有线程负责的。js所维护的任务队列实质上是宿主环境返回的一个个回调函数。

setTimeout作为发起(注册)函数,将回调函数放入宏任务队列

setTimeout设置了定时器,到时间后,它才会将回调函数放入宏任务队列待主线程读取。所以setTimeout函数虽然标志了异步,它确实被顺序执行了。能够向队列加入事件的"代码"基本都类似于此:被主线程执行,然后返回结果;异步调用完成了,但是异步过程尚未结束。拿ajax请求来说,js引擎执行到该段代码为http请求后,便通知对应的线程接管(异步调用完成)。js引擎继续向下执行,而在另一线程里,ajax取得结果后便将回调函数放入任务队列。主线程空余后,在任务队列中依次取出回调函数执行,包括ajax对应的回调。

node的事件循环与浏览器的实现有所不同

先空着吧。或者直接看参考。

前端谈论"异步"时,大部分情况其实在说"非阻塞"

异步的关注点是“Don't call me ,I call you”,我们确实明白回调函数是被对应线程通知后,放入队列中的,但更关心的是,耗时的或者不确定的操作究竟有没有阻塞后续的代码。

promises属于微任务队列?

HTML标准里指明了task的来源,但没有明确micro-task的来源,大部分浏览器借由micro-task实现then方法,有些则通过macro-task,不过一般认为promises是属于microtask。
关于promises,要注意:
1 使用 new Promise((resolve)=>{ ... resolve(something) ...}) 时,传入构造函数的参数(也是函数),会被填入内置的resolve和reject后同步执行,即,resolve之外的非Promise代码会被立即执行,如果something非thenable,将之作为该promise的决议,如果是thenable,会作为microtask被异步地展开后得出该promise的值。也就是说在promise中resolve(thenable)thenable.then()才会产生微任务。
2 使用API (静态函数) Promise.resolve(thenable)new Promise((thenable)=>{ resolve(thenable) }) 产生的结果不一样。

await被翻译成了什么

await右侧表达式会先被先执行,但会阻塞async内后续代码,主线程跳出async执行外面的代码,之后再回到async内部,await取得表达式值后继续向下执行。“跳出”这个动作说明await之后的代码被视为task,自然是micro-task,可以将之转化为promise代码来分析。略去严谨的分析,直觉上将后续内容推入微队列即可,

await p //p为右侧表达式结果
...
//async后其余代码
 等同于   
new Promise((resolve)=>{resolve(p)}).then(()=>{...})

这样粗略一看,后续代码处于和async一轮的微队列中,但这在p不是thenable和promise的前提下才成立。
根据前面所说

new Promise((resolve)=>{resolve(thenable)})
//会被转换成
new Promise(resolve => {
  Promise.resolve().then(() => {
    thenable.then(resolve)
  })
})

因此

await thenable
...
//等同于
new Promise(resolve => {
    Promise.resolve().then(() => {
      thenable.then(resolve)
    })
  }).then(() => {
    ...
  })
}

这样一看将(...)“推入”微队列似乎并没有多么直觉–––时序上晚了许多。所幸地是,await更新了规范

await thenable
...
//更新规范后
Promise.resolve(thenable).then(() => { ... })
//即
thenable.then(() => { ... })

微任务?宏任务?

《You Don't Know JS》中提到Event Loop时只有job queue这个概念,但一搜索博客时,铺天盖地都在谈论macrotask、microtask。查阅一番后,在https://html.spec.whatwg.org/multipage/webappapis.html#event-loops
可以找到比较准确的说法,根据链接,也确定前面的解释---宿主环境配合实现了Event loop。我们在谈论 task queue时,指的就是macrotask,会特别指明microtask时指的是job queue,比如promise,process.nextTick,Object.observe,MutationObserver。事件循环里处理的也被统一称为了task,job queues其实也和microtask没太多关系,因为一个是ECMAScript的规范,一个是HTML的标准。
规范详细指明了事件循环的各个阶段,需要关注的一点是开始微任务(即规范里的microtask checkpoint)之前必须确保执行栈为空。有些时候,宏任务比如<script>代码,执行过程中产生了微任务,但在梳理流程时注意;当你认为微任务应该执行时,<script>究竟出栈没有。在这里,有个具体例子的探讨。

为什么如此划分

我们机械接受了事件循环的种种定义,但最好多问问这样设计的理由。一般情况下,我们使用macrotask,但需要以同步方式来处理异步时,离不开微任务的特性——有新的微任务添加进来会在本轮执行,比如需要反复修改计算dom时。这样,在UI每次渲染前,微任务都异步更新了数据。特别是大量任务累积情况下,如果想要快速更改数据则需要使用microtask。

UI更新不是必要的

浏览器会在一轮宏任务和微任务执行完成后重新渲染,这意味着一轮eventloop中如果出现了多次修改dom的操作,最后一次才会反映在渲染上,但这也不是必然发生的。在一帧时间内进行了多轮eventloop并修改dom,这些修改会累积起来进行一次绘制。如果要在每轮循环中进行渲染,应该使用requestAnimationFrame。

参考

  1. What's the difference between resolve(promise) and resolve('non-thenable-object')?

  2. await规范

3.不要混淆nodejs和浏览器中的event loop

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