什么是宏任务与微任务?

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作者:欧怼怼
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我们都知道 Js 是单线程的,但是一些高耗时操作就带来了进程阻塞问题。为了解决这个问题,Js 有两种任务的执行模式:同步模式(Synchronous)和异步模式(Asynchronous)

在异步模式下,创建异步任务主要分为宏任务与微任务两种。ES6 规范中,宏任务(Macrotask) 称为 Task, 微任务(Microtask) 称为 Jobs。宏任务是由宿主(浏览器、Node)发起的,而微任务由 JS 自身发起。

宏任务与微任务的几种创建方式 👇

宏任务(Macrotask) 微任务(Microtask)
setTimeout requestAnimationFrame(有争议)
setInterval MutationObserver(浏览器环境)
MessageChannel Promise.[ then/catch/finally ]
I/O,事件队列 process.nextTick(Node环境)
setImmediate(Node环境) queueMicrotask
script(整体代码块)

如何理解 script(整体代码块)是个宏任务呢 🤔

实际上如果同时存在两个 script 代码块,会首先在执行第一个 script 代码块中的同步代码,如果这个过程中创建了微任务并进入了微任务队列,第一个 script 同步代码执行完之后,会首先去清空微任务队列,再去开启第二个 script 代码块的执行。所以这里应该就可以理解 script(整体代码块)为什么会是宏任务。

什么是 EventLoop ?

先来看个图

EventLoop

1. 判断宏任务队列是否为空

  • 不空 --> 执行最早进入队列的任务 --> 执行下一步
  • 空 --> 执行下一步

2. 判断微任务队列是否为空

  • 不空 --> 执行最早进入队列的任务 --> 继续检查微任务队列空不空
  • 空 --> 执行下一步

因为首次执行宏队列中会有 script(整体代码块)任务,所以实际上就是 Js 解析完成后,在异步任务中,会先执行完所有的微任务,这里也是很多面试题喜欢考察的。需要注意的是,新创建的微任务会立即进入微任务队列排队执行,不需要等待下一次轮回。

事件循环 Event Loop

其实宏任务队列和微任务队列的执行,就是事件循环的一部分了,所以放在这里一起说。

事件循环的具体流程如下:

  1. 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;
  2. 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
  3. 当微任务队列清空后,一个事件循环结束;
  4. 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。

这里有几个重点:

  • 当我们第一次执行的时候,解释器会将整体代码script放入宏任务队列中,因此事件循环是从第一个宏任务开始的;
  • 如果在执行微任务的过程中,产生新的微任务添加到微任务队列中,也需要一起清空;微任务队列没清空之前,是不会执行下一个宏任务的。

接下来,通过一个常见的面试题例子来模拟一下事件循环。

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");

/**
* 输出结果:a c f d e b
*/
复制代码

首先,当代码执行的时候,整体代码script被推入宏任务队列中,并开始执行该宏任务。

task_queque_1.gif

按照代码顺序,首先执行console.log("a")

该函数上下文被推入调用栈,执行完后,即移除调用栈。

task_queque_2.gif

接下来执行setTimeout(),该函数上下文也进入调用栈中。

task_queque_3.gif

因为setTimeout是一个宏任务,因此将其callback函数推入宏任务队列中,然后该函数就被移除调用栈,继续往下执行。

task_queque_4.gif

紧接着是Promise语句,先将其放入调用栈,然后接着往下执行。

task_queque_5.gif

执行console.log("c")resolve(),这里就不多说了。

task_queque_6.gif

接着来到new Promise().then()方法,这是一个微任务,因此将其推入微任务队列中。

task_queque_7.gif

这时new Promise语句已经执行结束了,就被移除调用栈。

接着做执行console.log('f')

task_queque_8.gif

这时候,script宏任务已经执行结束了,因此被推出宏任务队列。

紧接着开始清空微任务队列了。首先执行的是Promise then,因此它被推入调用栈中。

task_queque_9.gif

然后开始执行其中的console.log("d")

task_queque_10.gif

执行结束后,检测到后面还有一个then()函数,因此将其推入微任务队列中。

此时第一个then()函数已经执行结束了,就会移除调用栈和微任务队列。

task_queque_11.gif

此时微任务队列还没被清空,因此继续执行下一个微任务。

执行过程跟前面差不多,就不多说了。

task_queque_12.gif

此时微任务队列已经清空了,第一个事件循环已经结束了。

接下来执行下一个宏任务,即setTimeout callback

task_queque_13.gif

执行结束后,它也被移除宏任务队列和调用栈。

这时候微任务队列里面没有任务,因此第二个事件循环也结束了。

宏任务也被清空了,因此这段代码已经执行结束了。

task_queque_14.gif

await

ECMAScript2017中添加了async functionsawait

async关键字是将一个同步函数变成一个异步函数,并将返回值变为promise

await可以放在任何异步的、基于promise的函数之前。在执行过程中,它会暂停代码在该行上,直到promise完成,然后返回结果值。而在暂停的同时,其他正在等待执行的代码就有机会执行了。

下面通过一个例子来体验一下。

async function async1() {
    console.log("a");
    const res = await async2();
    console.log("b");
}

async function async2() {
    console.log("c");
    return 2;
}

console.log("d");

setTimeout(() => {
    console.log("e");
}, 0);

async1().then(res => {
    console.log("f")
})

new Promise((resolve) => {
    console.log("g");
    resolve();
}).then(() => {
    console.log("h");
});

console.log("i");

/**
* 输出结果:d a c g i b h f e 
*/
复制代码

首先,开始执行前,将整体代码script放入宏任务队列中,并开始执行。

第一个执行的是console.log("d")

async_await_1.gif

紧接着是setTimeout,将其回调放入宏任务中,然后继续执行。

async_await_2.gif

紧接着是调用async1()函数,因此将其函数上下文放置到调用栈。

async_await_3.gif

然后开始执行async1中的console.log("a")

async_await_4.gif

接下来就是await关键字语句。

await后面调用的是async2函数,因此我们将其放入调用栈。

async_await_5.gif

然后开始执行async2中的console.log("c"),并return一个值。

执行完成后,async2就被移出调用栈。

async_await_6.gif

这时候,await会阻塞async2的返回值,先跳出async1进行往下执行。

需要注意的是,现在async1中的res变量,还是undefined,没有赋值。

async_await_7.gif

紧接着是执行new Promise

async_await_8.gif

执行console.log("i")

async_await_9.gif

这时,async1外面的同步任务都执行完成了,因此就重新回到前面阻塞的位置,进行往下执行。

async_await_10.gif

这时res成功赋值了async2的结果值,然后往下执行console.log("b")

async_await_11.gif

这时候async1才算是执行结束,紧接着再将其调用的then()函数放入微任务队列中。

async_await_12.gif

这时script宏任务已经全部执行完了,开始准备清空微任务队列了。

第一个被执行的微任务队列是promise then,也就是将执行其中的console.log("h")语句。

async_await_13.gif

执行完Promise then微任务后,紧接着开始执行async1promise then微任务。

async_await_14.gif

这时候微任务队列已经清空了,即开始执行下一个宏任务。

async_await_15.gif
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