JavaScript异步机制

最近在忙着写React源码系列,写到第四篇——React Fiber,这篇还需要好好研究下才能写(๑•ᴗ•๑),今天就写一篇Event Loop的文章吧,解释一下js的异步机,如下图:

机制图解

我们经常会听到引擎和runtime,它们的区别是什么呢?

引擎:解释并编译代码,让它变成能交给机器运行的代码(runnable commands)。

runtime:就是运行环境,它提供一些对外接口供Js调用,以跟外界打交道,比如,浏览器环境、Node.js环境。不同的runtime,会提供不同的接口,比如,在 Node.js 环境中,我们可以通过require来引入模块;而在浏览器中,我们有window、 DOM。

Js引擎是单线程的,如上图中,它负责维护任务栈,并通过 Event Loop 的机制,按顺序把任务放入栈中执行。而图中的异步处理模块,就是 runtime 提供的,拥有和Js引擎互不干扰的线程。接下来,我们会细说图中的:栈和任务队列。

让我们来看一看以下这段代码:

1

它在栈中的入栈、出栈过程,如下图:

入栈、出栈过程

任务队列

Js 中,有两类任务队列:宏任务队列(macro tasks)和微任务队列(micro tasks)。宏任务队列可以有多个,微任务队列只有一个。那么什么任务,会分到哪个队列呢?

    宏任务:script(全局任务), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering.

    微任务:process.nextTick, Promise, Object.observer, MutationObserver.

我们上面讲到,当stack空的时候,就会从任务队列中,取任务来执行。共分3步:

    1、取一个宏任务来执行。执行完毕后,下一步。

    2、取一个微任务来执行,执行完毕后,再取一个微任务来执行。直到微任务队列为空,执行下一步。

    3、更新UI渲染。

Event Loop 会无限循环执行上面3步,这就是Event Loop的主要控制逻辑。其中,第3步(更新UI渲染)会根据浏览器的逻辑,决定要不要马上执行更新。毕竟更新UI成本大,所以,一般都会比较长的时间间隔,执行一次更新。

从执行步骤来看,我们发现微任务,受到了特殊待遇!我们代码开始执行都是从script(全局任务)开始,所以,一旦我们的全局任务(属于宏任务)执行完,就马上执行完整个微任务队列。看个例子:

2

谈谈setTimeout

这段setTimeout代码什么意思? 我们一般说: 3秒后,会执行setTimeout里的那个函数:

3

但是这种说并不严谨,准确的解释是: 3秒后,setTimeout里的函数被会推入event queue,而event queue(事件队列)里的任务,只有在主线程空闲时才会执行。

最后,送上Links:

JavaScript 异步、栈、事件循环、任务队列

并发模型与事件循环

Philip Roberts: Help, I’m stuck in an event-loop.

Promise的队列与setTimeout的队列有何关联?

JavaScript:彻底理解同步、异步和事件循环(Event Loop)

从event loop规范探究javaScript异步及浏览器更新渲染时机

JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop - 阮一峰的网络日志

Tasks, microtasks, queues and schedules

WindowOrWorkerGlobalScope.setTimeout()

What is the difference between JavaScript Engine and JavaScript Runtime Environment

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