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巨集任務與微任務整理解析

JS事件迴圈機制(event loop)之巨集任務/微任務
synchronous:同步任務
asynchronous:非同步任務
task queue/callback queue:任務佇列
execution context stack:執行棧
heap:堆
satck:棧
macro-task:巨集任務
micro-task:微任務
首先我們要知道兩點

  • JavaScript是單執行緒的語言
  • Event Loop是javascript的執行機制
    javascript事件迴圈
    js是單執行緒,就像學生排隊上廁所,學生需要排隊一個一個上廁所,同理js任務也要一個一個順序執行。如果一個任務耗時過長,那麼後一個任務也必須等著。那麼問題來了,假如我們想瀏覽新聞,但是新聞包含的超清圖片載入很慢,難道我們的網頁要一直卡著直到圖片完全顯示出來?因此聰明的程式設計師將任務分為兩類:
  • 同步任務
  • 非同步任務

    從圖片可知,一個方法執行會向執行棧中加入這個方法的執行環境,在這個執行環境中還可以呼叫其它方法,甚至是自己,其結果不過是執行棧中再新增一個執行環境。這個過程可以是無限進行下去,除非發生了棧溢位,即超過了所有使用記憶體的最大值。
    當我們開啟網站時,網頁的渲染過程就是一大堆同步任務,比如頁面骨架和頁面元素的渲染。而像載入圖片音樂之類佔用資源大耗時久的任務,就是非同步任務。關於這部分有嚴格的文字定義,但本文的目的是用最小的學習成本徹底弄懂執行機制
    先看一段程式碼

    為什麼列印順序是以上情況?
  • 如下圖(此圖從網站下載)

    解讀:
  • 同步和非同步任務分別進入不同的執行“場所”,同步的進入主執行緒,非同步的進入Event Table並註冊函式
  • 當指定的事情完成時,Event Table會將這個函式移入Event Queue.
  • 主執行緒內的任務執行完畢為空,會去Event Queue讀取對應的函式,進入主執行緒執行。
  • 上述過程會不斷重複,也就是常說的Event Loop(事件迴圈)。
    如何知道主執行緒執行棧為空呢?js引擎存在monitoring process程序,會持續不斷的檢查主執行緒執行棧是否為空,一旦為空,就會去Event Queue那裡檢查是否有等待被呼叫的函式。

    上面是一段簡易的ajax請求程式碼:
  • ajax進入Event Table,註冊回撥函式success。
  • 執行console.log('程式碼執行結束')。
  • ajax事件完成,回撥函式success進入Event Queue.
  • 主執行緒從Event Queue讀取回調函式success並執行。
    微任務(Microtasks)、巨集任務(task)?
    微任務和巨集任務皆為非同步任務,它們都屬於一個佇列,主要區別於她們的執行順序,Event Loop的走向和取值。那麼她們之間到底有什麼區別呢?

    js非同步有一個機制,就是遇到巨集任務,先執行巨集任務,將巨集任務放入eventqueue,然後在執行微任務,將微任務放入eventqueue,注意這兩個queue不是一個queue.當你往外拿的時候先從微任務裡拿這個回撥函式,然後再從巨集任務的queue上拿巨集任務的回撥函式。
  • 巨集任務一般是:包括整體程式碼script,setTimeout,setInterval,setImmedidate.
  • 微任務:原生Promise(有些實現的Promise將then方法放到巨集任務中),process.nextTick,Object.observe(已廢棄),MutationObserver記住就行了。
    setTimeout
    對於setTimeout,大家對他的第一印象就是非同步可以延時執行,我們經常這麼實現延時3秒執行:
    setTime(()=>{
    console.log('延時3s')
    },3000)
    漸漸的setTimeout用的地方多了,問題也出現了,有時候明明寫的延時3s,實際上卻5,6秒才執行,函式,這又咋回事?
    setTimeout(()=>{
    task();
    },3000)
    console.log('執行console');
    根據前面我們的結論,setTimeout是非同步的,應該先執行console.log這個同步任務,所以我們的結論是:
    //執行console
    //task()
    去驗證一下結果正確!然後我們修改一下前面的程式碼:
    setTimeout(()=>{
    task()
    },3000)
    sleep(100000000)
    乍一看其實差不多嘛,但我們把這段程式碼在chrome執行一下,卻發現控制檯執行task()需要的時間遠遠超過3秒,說好的延時三秒,為啥現在需要這麼長時間啊? 這時候我們需要重新理解setTimeout的定義。我們先說上述程式碼是怎麼執行的:
  • task()進入Event Table並註冊,計時開始。
  • 執行sleep函式,很慢,非常慢,計時仍在繼續。
  • 3s到了,計時事件timeout完成,task()進入Event Queue,但是sleep也太慢了,還沒執行完,只好等著。
  • sleep終於執行完了,task()終於從Event Queue進入了主執行緒執行。
    上述的流程走完,我們知道setTimeout這個函式,是經過指定事件後,把要執行的任務(本例中為task())加入到Event Queue中,又因為是單執行緒任務要一個一個執行,如果前面的任務需要的事件太久,那麼只能等著,導致真正的延遲事件遠遠大於3s.

我們還經常遇到setTimeout(fn,0)這樣的程式碼,0秒後執行又是上面意思呢?setTimeout(fn,0)的含義是,指定某個在主執行緒最早可得的空閒時間執行,意思是不用再等待多少秒了,只要主執行緒執行棧內的同步任務全部執行完成,棧為空就馬上執行
舉例說明:

關於setTimeout要補充的是,即便主執行緒為空,0毫秒實際上也是達不到。根據HTML的標準,最低是4毫秒。有興趣的同學可以去MDN自行了解。

setInterval
上面說完了setTimeout,當然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。她兩差不多,只不過後者是迴圈的執行。對於執行順序來說,setInterval會每隔指定的時間將註冊的函式置入Event Queue,如果前面的任務耗時太久,那麼同樣需要等待。

唯一需要注意的一點是,對於setInterval(fn,ms)來說,我們已經知道不是每個ms秒會執行一次fn,而是每過ms秒,會有fn進入Event Queue。一旦setInterval的回撥函式fn執行時間超過了延遲時間ms,那麼就完全看不出來有時間間隔了
Promise與process.nextTick(callback)

  • Promise的定義和功能本文不在贅述,可以學習一下es6入門
  • 而process.nextTick(callback)類似node.js版的“setTimeout",在事件迴圈的下一次迴圈中呼叫callback回撥函式。
    不同型別的任務會進入對應的Event Queue,比如setTimeout和setInterval會進入相同的Event Queue
    看例子:

    最後輸出結果是Promise1,Promise2,setTimeout1

Promise引數中,Promise1是同步執行的,其次是因為Promise是mirotasks,會在同步任務完成後去清空microtasks queues,最後清空完微任務再去巨集任務佇列取值。

這回是巢狀,最後的輸出結果為Promise1,setTimeout1,Promise2,setTimeout2

  • 一開始執行棧的同步任務執行完畢,會去microtasks queues找 清空 microtasks queues,輸出Promise1,同時會生成一個非同步任務setTimeout1
  • 去巨集任務佇列檢視此時佇列是setTimeout1在setTimeout2之前,因為setTimeout1執行棧一開始的時候就開始非同步執行,所以輸出setTimeout1
  • 在執行setTimeout1時會生成Promise2的一個microtasks,放入microtasks queues中,接著又是一個迴圈,去清空microtasks queues,輸出Promise2
  • 清空完 microtasks queues,就又去巨集任務佇列取一個,這回取的是setTimeout2

    最後我們來分析一段比較複雜的程式碼,判斷是否真的掌握了js執行機制:

    第一輪事件迴圈流程分析:
  • 整體script作為第一個巨集任務進入主執行緒,遇到console.log,輸出1.
  • 遇到setTimeout,其回撥函式被分發到巨集任務Event Queue。我們暫且記為settimeout1.
  • 遇到process.nextTick(),其回撥函式被分發到微任務Event Queue。我們記為process1.
  • 遇到Promise,new Promise直接執行,輸出7.then被分發到微任務Event Queue中。我們記為then1.
  • 又遇到setTimeout,其回撥函式被分發到巨集任務Event Queue中,我們記為SetTimeout2.
  • 上表是第一輪事件迴圈巨集任務結束時各Event Queue的情況,此時已經輸出了1和7.
    我們發現了process1和then1兩個微任務。
  • 執行process1,輸出6.
  • 執行then1,輸出8.
    好了,第一輪事件迴圈正式結束,這一輪的結果是輸出1,7,6,8.那麼第二輪事件迴圈從setTimeout1巨集任務開始:
  • 首先輸出2.接下來遇到了process.nectTick(),同樣將其分發到微任務Event Queue中,記為process2.
  • new Promise立即執行輸出4,then也分發到微任務Event Queue中,記為then2
  • 第三輪事件迴圈巨集任務執行結束,執行兩個微任務process3和then3.
  • 輸出10.
  • 輸出12.
  • 第三輪事件迴圈結束,第三輪輸出9,11,10,12.
  • 整段程式碼,共進行了三次事件迴圈,完整的輸出為1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12.
    (請注意,node環境下的事件監聽依賴libuv與前端環境不完全相同,輸出順序可能會有誤差)


    參考大佬文章:https://juejin.im/post/59e85eebf265da430d571f89