js 和node的事件循环 Event loop机制

前言

大家都知道JavaScript 是一门单线程的语言,它无法进行多线程编程,但是 JS 当中却有着无处不在的异步概念 。要完全理解异步,就需要了解 JS 的运行核心——事件循环(event loop),且Node也保持了JavaScript 在浏览器中单线程的特点,那么JavaScript 在浏览器中的事件循环机制是怎么的?与Node的事件循环机制又有什么区别?

1、什么是单线程?

主程序只有一个线程,即同一时间片断内其只能执行单个任务。

2. 为什么选择单线程?

javascript在最初设计时设计成了单线程,为什么不是多线程呢?如果多个线程同时操作DOM那岂不会很混乱?

JavaScript的主要用途是与用户互动,以及操作DOM。这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。这里所谓的单线程指的是主线程是单线程的,所以在Node中主线程依旧是单线程的。

3、JavaScript 的内存分配

了解js事件循环之前,我们先来看看如下一段代码的内存是如何分布的,

var a = 33;
var obj1 = {
    a:1,
    b:2
}

function Person(name){
    this.name = name;
}
var arr1 = [10,24,32]

var p1 = new Person('小明');
var str = 'abc';
setTimeout(function(){
    console.log(2)
    Promise.resolve('promise').then(function(data){
        console.log(data)
    })
})
setTimeout(function(){
    console.log(4)
})


再看看内存分析图:


image.png

由上图可见:
栈:在JavaScript执行时,用于储存执行上下文的。如果是基本类型,会直接保存值,如果是引用类型,则保存的是引用地址。
堆:存储对象的区域,储存的是引用对象的值。在执行上下文的时候,我们不能直接访问堆内存,需要通过栈中储存的“引用地址”进行访问。
任务队列: 用于存放异步任务(宏任务和微任务)
宏任务和微任务:
macro-task(宏任务): setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O
micro-task(微任务): process.nextTick, 原生Promise(有些实现的promise将then方法放到了宏任务中),Object.observe(已废弃), MutationObserver

了解完了内存分配以及调用栈、堆和队列之后,那么就来看看这事件循环在浏览器和node中到底是怎么执行的。

浏览器中的Event Loop

先看一张下网上看到的 JavaScript 在浏览器中的Event Loop的模型图 ,相信看完这个会对事件循环机制有一种豁然开朗的感觉。

image.png

1.所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈
2.主线程之外,还存在一个任务队列。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。
3.一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,将队列中的事件放到执行栈中依次执行
4.主线程从任务队列中读取事件,这个过程是循环不断的
整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)

Node中的Event Loop

了解Node中的Event Loop前,我们先来看看Node是如何工作的。
image.png

1.我们写的js代码会交给v8引擎进行处理
2.代码中可能会调用nodeApi,node会交给libuv库处理
3.libuv通过阻塞i/o和多线程实现了异步io
4.通过事件驱动的方式,将结果放到事件队列中,最终交给我们的应用。

在libuv内部有这样一个事件环机制。在node启动时会初始化事件环

   
   ┌───────────────────────┐
┌─>│     timers(计时器)     │
|  |   执行setTimeout以及   |
|  |   setInterval的回调。  |
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     I/O callbacks     |
│  | 处理网络、流、tcp的错误 |
|  | callback              |
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     idle, prepare     │
|  |     node内部使用       |
│  └──────────┬────────────┘      
│  ┌──────────┴────────────┐       ┌───────────────┐ 
│  │       poll(轮询)      │       │   incoming:   │
|  | 执行poll中的i/o队列    | <─────┤  connections, │
|  | 检查定时器是否到时      |       │   data, etc.  |     
│  └──────────┬────────────┘       └───────────────┘    
│  ┌──────────┴────────────┐      
│  │      check(检查)      │
|  | 存放setImmediate回调   |
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
└──┤    close callbacks    |
   │ 关闭的回调例如         |
   | sockect.on('close')   |
   └───────────────────────┘

这里每一个阶段都对应一个事件队列,当event loop执行到某个阶段时会将当前阶段对应的队列依次执行。当队列执行完毕或者执行的数量超过上线时,会转入下一个阶段。这里我们重点关注poll阶段

poll阶段:

image.png

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