【朴灵评注】JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop
二、任务队列
(1)所有任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。
(2)主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。系统把异步任务放到"任务队列"之中,然后继续执行后续的任务。
(3)一旦"执行栈"中的所有任务执行完毕,系统就会读取"任务队列"。如果这个时候,异步任务已经结束了等待状态,就会从"任务队列"进入执行栈,恢复执行。
(4)主线程不断重复上面的第三步。
只要主线程空了,就会去读取"任务队列",这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。
三、事件和回调函数
"任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等)。只要指定过回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。
四、Event Loop
为了更好地理解Event Loop,请看下图(转引自Philip Roberts的演讲《Help, I'm stuck in an event-loop》)。
上图中,主线程运行的时候,产生堆(heap)和栈(stack),栈中的代码调用各种外部API,它们在"任务队列"中加入各种事件(click,load,done)。只要栈中的代码执行完毕,主线程就会去读取"任务队列",依次执行那些事件所对应的回调函数。
执行栈中的代码,总是在读取"任务队列"之前执行。请看下面这个例子。
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.onload = function (){};
req.onerror = function (){};
req.send();
上面代码中的req.send方法是Ajax操作向服务器发送数据,它是一个异步任务,意味着只有当前脚本的所有代码执行完,系统才会去读取"任务队列"。所以,它与下面的写法等价。
var req = new XMLHttpRequest();
req.open('GET', url);
req.send();
req.onload = function (){};
req.onerror = function (){};
五、定时器
除了放置异步任务,"任务队列"还有一个作用,就是可以放置定时事件,即指定某些代码在多少时间之后执行。这叫做"定时器"(timer)功能,也就是定时执行的代码。
定时器功能主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成,它们的内部运行机制完全一样,区别在于前者指定的代码是一次性执行,后者则为反复执行。以下主要讨论setTimeout()。
setTimeout()接受两个参数,第一个是回调函数,第二个是推迟执行的毫秒数。
console.log(1);
setTimeout(function(){console.log(2);},1000);
console.log(3);
上面代码的执行结果是1,3,2,因为setTimeout()将第二行推迟到1000毫秒之后执行。
如果将setTimeout()的第二个参数设为0,就表示当前代码执行完(执行栈清空)以后,立即执行(0毫秒间隔)指定的回调函数。
setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);
console.log(2);
上面代码的执行结果总是2,1,因为只有在执行完第二行以后,系统才会去执行"任务队列"中的回调函数。
HTML5标准规定了setTimeout()的第二个参数的最小值(最短间隔),不得低于4毫秒,如果低于这个值,就会自动增加。在此之前,老版本的浏览器都将最短间隔设为10毫秒。
另外,对于那些DOM的变动(尤其是涉及页面重新渲染的部分),通常不会立即执行,而是每16毫秒执行一次。这时使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。
六、Node.js的Event Loop
Node.js也是单线程的Event Loop,但是它的运行机制不同于浏览器环境。
请看下面的示意图(作者@BusyRich)。
(1)V8引擎解析JavaScript脚本。
(2)解析后的代码,调用Node API。
(3)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。
(4)V8引擎再将结果返回给用户。
process.nextTick方法可以在当前"执行栈"的尾部----主线程下一次读取"任务队列"之前----触发回调函数。也就是说,它指定的任务总是发生在所有异步任务之前。setImmediate方法则是在当前"任务队列"的尾部触发回调函数,也就是说,它指定的任务总是在主线程下一次读取"任务队列"时执行,这与setTimeout(fn, 0)很像。请看下面的例子(via StackOverflow)。
process.nextTick(function A() {
console.log(1);
process.nextTick(function B(){console.log(2);});
}); setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED
上面代码中,由于process.nextTick方法指定的回调函数,总是在当前"执行栈"的尾部触发,所以不仅函数A比setTimeout指定的回调函数timeout先执行,而且函数B也比timeout先执行。这说明,如果有多个process.nextTick语句(不管它们是否嵌套),将全部在当前"执行栈"执行。
现在,再看setImmediate。
setImmediate(function A() {
console.log(1);
setImmediate(function B(){console.log(2);});
}); setTimeout(function timeout() {
console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// TIMEOUT FIRED
// 2
上面代码中,有两个setImmediate。第一个setImmediate,指定在当前"任务队列"尾部(下一次"事件循环"时)触发回调函数A;然后,setTimeout也是指定在当前"任务队列"尾部触发回调函数timeout,所以输出结果中,TIMEOUT FIRED排在1的后面。至于2排在TIMEOUT FIRED的后面,是因为setImmediate的另一个重要特点:一次"事件循环"只能触发一个由setImmediate指定的回调函数。
process.nextTick(function foo() {
process.nextTick(foo);
});
事实上,现在要是你写出递归的process.nextTick,Node.js会抛出一个警告,要求你改成setImmediate。另外,由于process.nextTick指定的回调函数是在本次"事件循环"触发,而setImmediate指定的是在下次"事件循环"触发,所以很显然,前者总是比后者发生得早,而且执行效率也高(因为不用检查"任务队列")。
关于setImmediate与setTimeout(fn,0)的区别是,setImmediate总是在setTimeout前面执行,除了主线程第一次进入Event Loop时。请看下面的例子。
setTimeout(function () {
console.log('1');
},0); setImmediate(function () {
console.log('2');
})
上面代码的运行结果不确定,有可能是1,2,也有可能是2,1,即使setTimeout和setImmediate两个函数互换位置,也是如此。因为这些代码是主线程第一次读取Event Loop之前运行。但是,如果把这段代码放在setImmediate之中,结果就不一样。
setImmediate(function () {
setTimeout(function () {
console.log('1');
},0); setImmediate(function () {
console.log('2');
})
})
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