0%

事件轮询机制

为什么JavaScript是单线程?

JavaScript是一门==单线程非阻塞==的脚本语言,目的是为了实现与浏览器交互。

JavaScript的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,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。比如,假定JavaScript同时有两个线程,一个线程在某个DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?

所以,为了避免复杂性,从一诞生,JavaScript就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,将来也不会改变。

为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制,且不得操作DOM。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。

浏览器中的 Event Loop

Event Loop

执行栈

当我们调用一个方法的时候,js会生成一个与这个方法相对应的执行环境,也叫执行上下文,这个执行环境存在着这个方法的私有作用域、参数、this对象等等。因为js是单线程的,同一时间只能执行一个方法,所以当一系列的方法被依次调用的时候,js会先解析这些方法,把其中的同步任务按照执行顺序排队到一个地方,这个地方叫做执行栈。

事件队列

当我们发出一个ajax请求,他并不会立刻返回结果,为了防止浏览器出现假死或者空白,主线程会把这个异步任务挂起(pending),继续执行执行栈中的其他任务,等异步任务返回结果后,js会将这个异步任务按照执行顺序,加入到与执行栈不同的另一个队列,也就是事件队列。

setTimeout

1
2
3
4
5
setTimeout(() => {
task()
},3000)

sleep(10000000)

流程:

  • task()进入Event Table并注册,计时开始。
  • 执行sleep函数,很慢,非常慢,计时仍在继续。
  • 3秒到了,计时事件timeout完成,task()进入Event Queue,但是sleep也太慢了吧,还没执行完,只好等着。
  • sleep终于执行完了,task()终于从Event Queue进入了主线程执行。

即便主线程为空,0毫秒实际上也是达不到的。根据HTML的标准,最低是4毫秒。

setInterval

对于执行顺序来说,setInterval会每隔指定的时间将注册的函数置入Event Queue,如果前面的任务耗时太久,那么同样需要等待。

唯一需要注意的一点是,对于setInterval(fn,ms)来说,我们已经知道不是每过ms秒会执行一次fn,而是每过ms秒,会有fn进入Event Queue。一旦setInterval的回调函数fn执行时间超过了延迟时间ms,那么就完全看不出来有时间间隔了

Promise与process.nextTick(callback)

process.nextTick(callback)类似node.js版的”setTimeout”,在事件循环的下一次循环中调用callback回调函数。

除了广义的同步任务和异步任务,还有进一步的细分:

宏任务

(macro)task(又称之为宏任务),可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务(包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行)。

浏览器为了能够使得JS内部(macro)task与DOM任务能够有序的执行,会在一个(macro)task执行结束后,在下一个(macro)task 执行开始前,对页面进行重新渲染,流程如下:

1
(macro)task->渲染->(macro)task->...

(macro)task主要包含:script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 环境)

微任务

microtask(又称为微任务),可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务。也就是说,在当前task任务后,下一个task之前,在渲染之前。

所以它的响应速度相比setTimeout(setTimeout是task)会更快,因为无需等渲染。也就是说,在某一个macrotask执行完后,就会将在它执行期间产生的所有microtask都执行完毕(在渲染前)。

microtask主要包含:Promise.then、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

运行机制

在事件循环中,每进行一次循环操作称为 tick,每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的,但关键步骤如下:

  • 执行一个宏任务(栈中没有就从事件队列中获取)
  • 执行过程中如果遇到微任务,就将它添加到微任务的任务队列中
  • 宏任务执行完毕后,立即执行当前微任务队列中的所有微任务(依次执行)
  • 当前宏任务执行完毕,开始检查渲染,然后GUI线程接管渲染
  • 渲染完毕后,JS线程继续接管,开始下一个宏任务(从事件队列中获取)

Promise和async中的立即执行

我们知道Promise中的异步体现在thencatch中,所以写在Promise中的代码是被当做同步任务立即执行的。而在async/await中,在出现await出现之前,其中的代码也是立即执行的。那么出现了await时候发生了什么呢?

await做了什么?

实际上await是一个让出线程的标志。await后面的表达式会先执行一遍,将await后面的代码加入到microtask中,然后就会跳出整个async函数来执行后面的代码。

1
2
3
4
5
async function async1() {
console.log('async1 start');
await async2();
console.log('async1 end');
}

等价于

1
2
3
4
5
6
async function async1() {
console.log('async1 start');
Promise.resolve(async2()).then(() ={
console.log('async1 end');
})
}

当执行栈中的任务清空,主线程会先检查微任务队列中是否有任务,如果有,就将微任务队列中的任务依次执行,直到微任务队列为空,之后再检查宏任务队列中是否有任务,如果有,则每次取出第一个宏任务加入到执行栈中,之后再清空执行栈,检查微任务,以此循环… …

例题:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
//请写出输出内容
async function async1() {
console.log('async1 start');
await async2();
console.log('async1 end');
}
async function async2() {
console.log('async2');
}

console.log('script start');

setTimeout(function() {
console.log('setTimeout');
}, 0)

async1();

new Promise(function(resolve) {
console.log('promise1');
resolve();
}).then(function() {
console.log('promise2');
});
console.log('script end');


/*
script start
async1 start
async2
promise1
script end
async1 end
promise2
setTimeout
*/

==分析:==

  1. 首先,事件循环从宏任务(macrotask)队列开始,这个时候,宏任务队列中,只有一个script(整体代码)任务;当遇到任务源(task source)时,则会先分发任务到对应的任务队列中去。所以,上面例子的第一步执行如下图所示:

  2. 然后我们看到首先定义了两个async函数,接着往下看,然后遇到了 console 语句,直接输出 script start。输出之后,script 任务继续往下执行,遇到 setTimeout,其作为一个宏任务源,则会先将其任务分发到对应的队列中:

  3. script 任务继续往下执行,执行了async1()函数,前面讲过async函数中在await之前的代码是立即执行的,所以会立即输出async1 start

    遇到了await时,会将await后面的表达式执行一遍,所以就紧接着输出async2,然后将await后面的代码也就是console.log('async1 end')加入到microtask中的Promise队列中,接着跳出async1函数来执行后面的代码。

  4. script任务继续往下执行,遇到Promise实例。由于Promise中的函数是立即执行的,而后续的 .then 则会被分发到 microtask 的 Promise 队列中去。所以会先输出 promise1,然后执行 resolve,将 promise2 分配到对应队列。

  5. script任务继续往下执行,最后只有一句输出了 script end,至此,全局任务就执行完毕了。

    根据上述,每次执行完一个宏任务之后,会去检查是否存在 Microtasks;如果有,则执行 Microtasks 直至清空 Microtask Queue。

    因而在script任务执行完毕之后,开始查找清空微任务队列。此时,微任务中, Promise 队列有的两个任务async1 endpromise2,因此按先后顺序输出 async1 end,promise2。当所有的 Microtasks 执行完毕之后,表示第一轮的循环就结束了。

  6. 第二轮循环依旧从宏任务队列开始。此时宏任务中只有一个 setTimeout,取出直接输出即可,至此整个流程结束。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
console.log('1');

setTimeout(function() {
console.log('2');
process.nextTick(function() {
console.log('3');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('4');
resolve();
}).then(function() {
console.log('5')
})
})
process.nextTick(function() {
console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('7');
resolve();
}).then(function() {
console.log('8')
})

setTimeout(function() {
console.log('9');
process.nextTick(function() {
console.log('10');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('11');
resolve();
}).then(function() {
console.log('12')
})
})

第一轮事件循环流程分析如下:

  • 整体script作为第一个宏任务进入主线程,遇到console.log,输出1。
  • 遇到setTimeout,其回调函数被分发到宏任务Event Queue中。我们暂且记为setTimeout1
  • 遇到process.nextTick(),其回调函数被分发到微任务Event Queue中。我们记为process1
  • 遇到Promisenew Promise直接执行,输出7。then被分发到微任务Event Queue中。我们记为then1
  • 又遇到了setTimeout,其回调函数被分发到宏任务Event Queue中,我们记为setTimeout2
宏任务Event Queue 微任务Event Queue
setTimeout1 process1
setTimeout2 then1
  • 上表是第一轮事件循环宏任务结束时各Event Queue的情况,此时已经输出了1和7。
  • 我们发现了process1then1两个微任务。
  • 执行process1,输出6。
  • 执行then1,输出8。

好了,第一轮事件循环正式结束,这一轮的结果是输出1,7,6,8。那么第二轮时间循环从setTimeout1宏任务开始:

  • 首先输出2。接下来遇到了process.nextTick(),同样将其分发到微任务Event Queue中,记为process2new Promise立即执行输出4,then也分发到微任务Event Queue中,记为then2
宏任务Event Queue 微任务Event Queue
setTimeout2 process2
then2
  • 第二轮事件循环宏任务结束,我们发现有process2then2两个微任务可以执行。
  • 输出3。
  • 输出5。
  • 第二轮事件循环结束,第二轮输出2,4,3,5。
  • 第三轮事件循环开始,此时只剩setTimeout2了,执行。
  • 直接输出9。
  • process.nextTick()分发到微任务Event Queue中。记为process3
  • 直接执行new Promise,输出11。
  • then分发到微任务Event Queue中,记为then3
宏任务Event Queue 微任务Event Queue
process3
then3
  • 第三轮事件循环宏任务执行结束,执行两个微任务process3then3
  • 输出10。
  • 输出12。
  • 第三轮事件循环结束,第三轮输出9,11,10,12。

整段代码,共进行了三次事件循环,完整的输出为1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
async function a1 () {
console.log('a1 start')
await a2()
console.log('a1 end')
}
async function a2 () {
console.log('a2')
}

console.log('script start')

setTimeout(() => {
console.log('setTimeout')
}, 0)

Promise.resolve().then(() => {
console.log('promise1')
})

a1()

let promise2 = new Promise((resolve) => {
resolve('promise2.then')
console.log('promise2')
})

promise2.then((res) => {
console.log(res)
Promise.resolve().then(() => {
console.log('promise3')
})
})
console.log('script end')




script start
a1 start
a2
promise2
script end
promise1
a1 end
promise2.then
promise3 //这俩个别弄反了,等微任务做完了会再去执行宏任务。
setTimeout //

promise与setTimeout 判断执行顺序

promise和setTimeout都会将事件放入异步队列,但setTimeout即便是写0,也会有4ms的延迟

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
console.log('begin');

setTimeout(() => {

console.log('setTimeout 1');

Promise.resolve()
.then(() => {
console.log('promise 1');
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout2');
});
})
.then(() => {
console.log('promise 2');
});

new Promise(resolve => {
console.log('a');
resolve();
}).then(() => {
console.log('b');
});

}, 0);
console.log('end');

答案

1
2
3
4
5
6
7
8
begin
end
setTimeout 1
a
promise 1
b
promise 2
setTimeout2

async函数的使用

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
function repeat(func, times, wait) {

}
// 输入
const repeatFunc = repeat(alert, 4, 3000);

// 输出
// 会alert4次 helloworld, 每次间隔3秒
repeatFunc('hellworld');
// 会alert4次 worldhellp, 每次间隔3秒
repeatFunc('worldhello')

我自己的实现,没有成功。这种实现是setTimeout新建了两个,然而只清理了一个。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
function repeat(func, times, wait) {
var timer = null;
var count = 0;
return function(...args) {
timer = setInterval(function() {
func.apply(null, args);
count ++;
console.log('count', count, "times", times)
if( count >= times) {
clearInterval(timer);
}
}, wait);
}
}
// 输入
const repeatFunc = repeat(console.log, 4, 3000);
// 输出
// 会alert4次 helloworld, 每次间隔3秒
repeatFunc('hellworld');
// 会alert4次 worldhellp, 每次间隔3秒
repeatFunc('worldhello');

正确解法:使用 async/await来实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
async function wait(seconds) {
return new Promise((res) => {
setTimeout(res, seconds);
});
}

function repeat(func, times, s) {
return async function (...args) {
for (let i = 0; i < times; i++) {
func.apply(null, args);
await wait(s);
}
};
}

let log = console.log
let repeatFunc = repeat(log,4,3000)
repeatFunc('HelloWorld')
repeatFunc('WorldHello')

async执行练习

  • await后面的才是异步的,之前都是同步的
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
async function async1() {
console.log('async1 start'); // 2
await async2();
console.log('async1 end'); // 6
}

async function async2() {
console.log('async2'); // 3
}

console.log('script start'); // 1

setTimeout(function() {
console.log('setTimeout'); // 8
}, 0);

async1();

new Promise(function(resolve) {
console.log('promise1'); // 4
resolve();
}).then(function() {
console.log('promise2'); // 7
});

console.log('script end'); // 5

关于 setTimeOut、setImmediate、process.nextTick()的比较

setTimeout()

将事件插入到了事件队列,必须等到当前代码(执行栈)执行完,主线程才会去执行它指定的回调函数。 当主线程时间执行过长,无法保证回调会在事件指定的时间执行。 浏览器端每次setTimeout会有4ms的延迟,当连续执行多个setTimeout,有可能会阻塞进程,造成性能问题。

setImmediate()

事件插入到事件队列尾部,主线程和事件队列的函数执行完成之后立即执行。和setTimeout(fn,0)的效果差不多。 服务端node提供的方法。浏览器端最新的api也有类似实现:window.setImmediate,但支持的浏览器很少。

process.nextTick()

插入到事件队列尾部,但在下次事件队列之前会执行。也就是说,它指定的任务总是发生在所有异步任务之前,当前主线程的末尾。 大致流程:当前”执行栈”的尾部–>下一次Event Loop(主线程读取”任务队列”)之前–>触发process指定的回调函数。 服务器端node提供的办法。用此方法可以用于处于异步延迟的问题。 可以理解为:此次不行,预约下次优先执行。

Node中的Event Loop

一、线程与进程

1.概念

我们经常说JS是单线程执行的,指的是一个进程里只有一个主线程,那到底什么是线程?什么是进程?

官方的说法是:进程是CPU资源分配的最小单位;线程是CPU调度的最小单位。这两句话并不好理解,我们先来看张图:
img

  • 进程好比图中的工厂,有单独的专属自己的工厂资源。
  • 线程好比图中的工人,多个工人在一个工厂中协作工作,工厂与工人是 1:n的关系。也就是说一个进程由一个或多个线程组成,线程是一个进程中代码的不同执行路线
  • 工厂的空间是工人们共享的,这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可用这些共享内存
  • 多个工厂之间独立存在。

2.多进程与多线程

  • 多进程:在同一个时间里,同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态。多进程带来的好处是明显的,比如你可以听歌的同时,打开编辑器敲代码,编辑器和听歌软件的进程之间丝毫不会相互干扰。
  • 多线程:程序中包含多个执行流,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。

以Chrome浏览器中为例,当你打开一个 Tab 页时,其实就是创建了一个进程,一个进程中可以有多个线程(下文会详细介绍),比如渲染线程、JS 引擎线程、HTTP 请求线程等等。当你发起一个请求时,其实就是创建了一个线程,当请求结束后,该线程可能就会被销毁。

二、浏览器内核

简单来说浏览器内核是通过取得页面内容、整理信息(应用CSS)、计算和组合最终输出可视化的图像结果,通常也被称为渲染引擎。

浏览器内核是多线程,在内核控制下各线程相互配合以保持同步,一个浏览器通常由以下常驻线程组成:

  • GUI 渲染线程
  • JavaScript引擎线程
  • 定时触发器线程
  • 事件触发线程
  • 异步http请求线程

1.GUI渲染线程

  • 主要负责页面的渲染,解析HTML、CSS,构建DOM树,布局和绘制等。
  • 当界面需要重绘或者由于某种操作引发回流时,将执行该线程。
  • 该线程与JS引擎线程互斥,当执行JS引擎线程时,GUI渲染会被挂起,当任务队列空闲时,主线程才会去执行GUI渲染。

2.JS引擎线程

  • 该线程当然是主要负责处理 JavaScript脚本,执行代码。
  • 也是主要负责执行准备好待执行的事件,即定时器计数结束,或者异步请求成功并正确返回时,将依次进入任务队列,等待 JS引擎线程的执行。
  • 当然,该线程与 GUI渲染线程互斥,当 JS引擎线程执行 JavaScript脚本时间过长,将导致页面渲染的阻塞。

3.定时器触发线程

  • 负责执行异步定时器一类的函数的线程,如: setTimeout,setInterval。
  • 主线程依次执行代码时,遇到定时器,会将定时器交给该线程处理,当计数完毕后,事件触发线程会将计数完毕后的事件加入到任务队列的尾部,等待JS引擎线程执行。

4.事件触发线程

  • 主要负责将准备好的事件交给 JS引擎线程执行。

比如 setTimeout定时器计数结束, ajax等异步请求成功并触发回调函数,或者用户触发点击事件时,该线程会将整装待发的事件依次加入到任务队列的队尾,等待 JS引擎线程的执行。

5.异步http请求线程

  • 负责执行异步请求一类的函数的线程,如: Promise,axios,ajax等。
  • 主线程依次执行代码时,遇到异步请求,会将函数交给该线程处理,当监听到状态码变更,如果有回调函数,事件触发线程会将回调函数加入到任务队列的尾部,等待JS引擎线程执行。

三、Node 中的 Event Loop

1.Node简介

Node 中的 Event Loop 和浏览器中的是完全不相同的东西。Node.js采用V8作为js的解析引擎,而I/O处理方面使用了自己设计的libuv,libuv是一个基于事件驱动的跨平台抽象层,封装了不同操作系统一些底层特性,对外提供统一的API,事件循环机制也是它里面的实现(下文会详细介绍)。

img

  • V8引擎解析JavaScript脚本。
  • 解析后的代码,调用Node API。
  • libuv库负责Node API的执行。它将不同的任务分配给不同的线程,形成一个Event Loop(事件循环),以异步的方式将任务的执行结果返回给V8引擎。
  • V8引擎再将结果返回给用户。

2.六个阶段

其中libuv引擎中的事件循环分为 6 个阶段,它们会按照顺序反复运行。每当进入某一个阶段的时候,都会从对应的回调队列中取出函数去执行。当队列为空或者执行的回调函数数量到达系统设定的阈值,就会进入下一阶段。

img

流程:

  1. 执行全局Script的同步代码
  2. 执行microtask微任务,先执行所有nextTick Queue中的所有任务,再执行other microtask中的所有任务
  3. 开始执行macrotask宏任务,共6个阶段,从第一个阶段开始执行相应每一个阶段macrotask中的所有宏任务,⚠️注意,这里是所有每个阶段宏任务队列的所有任务,在浏览器的Event Loop中只取宏队列中的第一个任务出来执行,每一个阶段的macrotask任务执行完毕后,开始执行微任务,也就是步骤2
  4. Timers Queue -> microtask Queue ->I/O Queue -> microtask Queue -> Check Queue -> microtask Queue -> Close Callback Queue -> microtask Queue -> Timers Queue……

从上图中,大致看出node中的事件循环的顺序:

外部输入数据–>轮询阶段(poll)–>检查阶段(check)–>关闭事件回调阶段(close callback)–>定时器检测阶段(timer)–>I/O事件回调阶段(I/O callbacks)–>闲置阶段(idle, prepare)–>轮询阶段(按照该顺序反复运行)…

  • timers 阶段:这个阶段执行timer(setTimeout、setInterval)的回调
  • I/O callbacks 阶段:处理一些上一轮循环中的少数未执行的 I/O 回调
  • idle, prepare 阶段:仅node内部使用
  • poll 阶段:获取新的I/O事件, 适当的条件下node将阻塞在这里
  • check 阶段:执行 setImmediate() 的回调
  • close callbacks 阶段:执行 socket 的 close 事件回调

注意:上面六个阶段都不包括 process.nextTick()(下文会介绍)

接下去我们详细介绍timerspollcheck这3个阶段,因为日常开发中的绝大部分异步任务都是在这3个阶段处理的。

(1) timer

timers 阶段会执行 setTimeout 和 setInterval 回调,并且是由 poll 阶段控制的。
同样,在 Node 中定时器指定的时间也不是准确时间,只能是尽快执行

(2) poll

poll 是一个至关重要的阶段,这一阶段中,系统会做两件事情

1.回到 timer 阶段执行回调

2.执行 I/O 回调

并且在进入该阶段时如果没有设定了 timer 的话,会发生以下两件事情

  • 如果 poll 队列不为空,会遍历回调队列并同步执行,直到队列为空或者达到系统限制
  • 如果 poll 队列为空时,会有两件事发生
    • 如果有 setImmediate 回调需要执行,poll 阶段会停止并且进入到 check 阶段执行回调
    • 如果没有 setImmediate 回调需要执行,会等待回调被加入到队列中并立即执行回调,这里同样会有个超时时间设置防止一直等待下去

当然设定了 timer 的话且 poll 队列为空,则会判断是否有 timer 超时,如果有的话会回到 timer 阶段执行回调。

(3) check阶段

setImmediate()的回调会被加入check队列中,从event loop的阶段图可以知道,check阶段的执行顺序在poll阶段之后。
我们先来看个例子:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
console.log('start')
setTimeout(() => {
console.log('timer1')
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise1')
})
}, 0)
setTimeout(() => {
console.log('timer2')
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise2')
})
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise3')
})
console.log('end')
//start=>end=>promise3=>timer1=>timer2=>promise1=>promise2
  • 一开始执行栈的同步任务(这属于宏任务)执行完毕后(依次打印出start end,并将2个timer依次放入timer队列),会先去执行微任务(这点跟浏览器端的一样),所以打印出promise3
  • 然后进入timers阶段,执行timer1的回调函数,打印timer1,并将promise.then回调放入microtask队列,同样的步骤执行timer2,打印timer2;这点跟浏览器端相差比较大,timers阶段有几个setTimeout/setInterval都会依次执行,并不像浏览器端,每执行一个宏任务后就去执行一个微任务(关于Node与浏览器的 Event Loop 差异,下文还会详细介绍)。

3.Micro-Task 与 Macro-Task

Node端事件循环中的异步队列也是这两种:macro(宏任务)队列和 micro(微任务)队列。

  • 常见的 macro-task 比如:setTimeout、setInterval、 setImmediate、script(整体代码)、 I/O 操作等。
  • 常见的 micro-task 比如: process.nextTick、new Promise().then(回调)等。

4.注意点

(1) setTimeout 和 setImmediate

二者非常相似,区别主要在于调用时机不同。

  • setImmediate 设计在poll阶段完成时执行,即check阶段;

  • setTimeout 设计在poll阶段为空闲时,且设定时间到达后执行,但它在timer阶段执行

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    setTimeout(function timeout() {
    console.log('timeout');
    }, 0);
    setImmediate(function immediate() {
    console.log('immediate');
    });
  • 对于以上代码来说,setTimeout 可能执行在前,也可能执行在后。

  • 首先 setTimeout(fn, 0) === setTimeout(fn, 1),这是由源码决定的
    进入事件循环也是需要成本的,如果在准备时候花费了大于1ms的时间,那么在timer阶段就会直接执行 setTimeout回调

  • 如果准备时间花费小于1ms,那么就是setImmediate回调先执行了

但当二者在异步i/o callback内部调用时,总是先执行setImmediate,再执行setTimeout

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
const fs = require('fs')
fs.readFile(__filename, () => {
setTimeout(() => {
console.log('timeout');
}, 0)
setImmediate(() => {
console.log('immediate')
})
})
// immediate
// timeout

在上述代码中,setImmediate 永远先执行。因为两个代码写在 IO 回调中,IO 回调是在 poll 阶段执行,当回调执行完毕后队列为空,发现存在 setImmediate 回调,所以就直接跳转到 check 阶段去执行回调了。

(2) process.nextTick

这个函数其实是独立于 Event Loop 之外的,它有一个自己的队列,当每个阶段完成后,如果存在 nextTick 队列,就会清空队列中的所有回调函数,并且优先于其他 microtask 执行。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
setTimeout(() => {
console.log('timer1')
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise1')
})
}, 0)
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick')
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick')
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick')
process.nextTick(() => {
console.log('nextTick')
})
})
})
})
// nextTick=>nextTick=>nextTick=>nextTick=>timer1=>promise1

四、Node与浏览器的 Event Loop 差异

浏览器环境下,microtask的任务队列是每个macrotask执行完之后执行。而在Node.js中,microtask会在事件循环的各个阶段之间执行,也就是一个阶段执行完毕,就会去执行microtask队列的任务
img

接下我们通过一个例子来说明两者区别:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
setTimeout(()=>{
console.log('timer1')
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise1')
})
}, 0)
setTimeout(()=>{
console.log('timer2')
Promise.resolve().then(function() {
console.log('promise2')
})
}, 0)

浏览器端运行结果:timer1=>promise1=>timer2=>promise2

浏览器端的处理过程如下:

img

Node端运行结果分两种情况:

  • 如果是node11版本一旦执行一个阶段里的一个宏任务(setTimeout,setInterval和setImmediate)就立刻执行微任务队列,这就跟浏览器端运行一致,最后的结果为timer1=>promise1=>timer2=>promise2
  • 如果是node10及其之前版本:要看第一个定时器执行完,第二个定时器是否在完成队列中。
    • 如果是第二个定时器还未在完成队列中,最后的结果为timer1=>promise1=>timer2=>promise2
    • 如果是第二个定时器已经在完成队列中,则最后的结果为timer1=>timer2=>promise1=>promise2(下文过程解释基于这种情况下)

1.全局脚本(main())执行,将2个timer依次放入timer队列,main()执行完毕,调用栈空闲,任务队列开始执行;

2.首先进入timers阶段,执行timer1的回调函数,打印timer1,并将promise1.then回调放入microtask队列,同样的步骤执行timer2,打印timer2;

3.至此,timer阶段执行结束,event loop进入下一个阶段之前,执行microtask队列的所有任务,依次打印promise1、promise2

Node端的处理过程如下:
img

五、总结

浏览器和Node 环境下,microtask 任务队列的执行时机不同

  • Node端,microtask 在事件循环的各个阶段之间执行
  • 浏览器端,microtask 在事件循环的 macrotask 执行完之后执行
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
console.time('start');
setTimeout(function () {
console.log(2)
}, 10);
setImmediate(function () {
console.log(1);
});
new Promise(function (resolve) {
console.log(3);
resolve();
console.log(4);
}).then(function () {
console.log(5);
console.timeEnd('start');
});
console.log(6);
process.nextTick(function () {
console.log(7);
})
console.log(8);
-------------------
3
4
6
8
7
5
start: 4.474ms
1
2

流程:

  1. 先执行script整体代码,遇到setTimeout放入Timer Queue中,遇到setImmediate放入Check Queue中
  2. 第一段的script宏任务执行完毕,此时输出为3、4、6、8,开始执行微任务,process.nextTick永远优先于其他微任务,接着输出为7、5
  3. 这时开始去Timer Queue中查看有没有任务,如果此时setTimeout delay已经到了,放入了Queue中,则剩下的顺序为2、1
  4. 否则,按顺序查找到了Check Queue,执行1,经过一轮循环再次到了Timer Queue,发现setTimeout在里面,执行2
  5. 每次Queue中都会穿插着微任务队列执行。
-------------本文结束感谢您的阅读-------------