JavaScript事件循环(Event Loop)机制

JavaScript 是单线程单并发语言

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。

3. 单线程意味着什么？

   单线程就意味着，所有任务都需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就需要一直等着。这就会导致IO操作（耗时但cpu闲置）时造成性能浪费的问题。

4. 如何解决单线程带来的性能问题？

   答案是异步！主线程完全可以不管IO操作，暂时挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务。等到IO操作返回了结果，再回过头，把挂起的任务继续执行下去。于是，所有任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）

   注： 当主线程阻塞时，任务队列仍然是能够被推入任务的

事件循环（Event Loop）

1. JavaScript 内存模型

   讲事件循环之前，先看一张下网上看到的 JavaScript 内存模型，相信看完这个会对事件循环机制有一种豁然开朗的感觉。

   

   • 调用栈（Call Stack）：用于主线程任务的执行
   • 堆（Heap）： 用于存放非结构化数据，譬如程序分配的变量与对象
   • 任务队列（Queue）： 用于存放异步任务与定时任务。

2. JavaScript 代码执行机制：

   • 所有同步任务都在主线程上的栈中执行。
   • 主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。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。
   • 一旦"栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，选择出需要首先执行的任务（由浏览器决定，并不按序）。

3. Event Loop

   现在我们来聊事件循环。事件循环顾名思义它就是一个循环，主线程会不断循环执行上面的第三步,其基本的代码逻辑如下所示：

   while (queue.waitForMessage()) {
   queue.processNextMessage();
   }
   

4. 常见异步任务进入任务队列时机

   行为	时机
   DOM操作	在用户点击等操作事件完成后
   网络操作（Ajax等）	在网络操作响应后
   定时器	在规定时间到达后

   事件循环机制图解：

   

任务

1. MacroTask（Task）
   
   setTimeout, setInterval, setImmediate, requestAnimationFrame, I/O, UI rendering

2. MicroTask（在ES2015规范中称为Job）
   
   process.nextTick, Promise, Object.observe, MutationObserver

规范：

• 每个浏览器环境，至多有一个event loop。
• 一个event loop可以有1个或多个task queue，而仅有一个 MicroTask Queue。
• 一个task queue是一列有序的task, 每个task定义时都有一个task source，从同一个task source来的task必须放到同一个task queue，从不同源来的则被添加到不同队列。
• tasks are scheduled，所以浏览器可以从内部到JS/DOM，保证动作按序发生。
• Microtasks are scheduled，Microtask queue 在当前 task queue 的结尾执行。microtask中添加的microtask也被添加到Microtask queue的末尾并处理。

注： event loop的每个turn，是由浏览器决定先执行哪个task queue。这允许浏览器为不同的task source设置不同的优先级，比如为用户交互设置更高优先级来使用户感觉流畅。

示例

function ELoop() {
    // 当前任务
    let p = new Promise((resolve, reject)=>{
        console.log("current Task")
        resolve();
    });
    let nextP; 

    setTimeout(()=>{
        console.log("MacroTask_1");
        nextP.then(()=>{
            // 第一次执行时，这段代码并没有执行到。
            console.log("MicroTask_promise_1"); //第一个MicroTask
        })
        console.log("MacroTask_1 end")
    }, 0) // 第一个 MacroTask

    setTimeout(()=>{
        console.log("MacroTask_2");
        console.log("MacroTask_2 end")
    }, 0)// 第二个MacroTask

    nextP = p.then(()=>{
        console.log("MicroTask_promise_2"); //第一个MicroTask
        console.log(1)
    }).then(()=>{
        console.log("MicroTask_promise_3"); // 第二个MicroTask
        console.log(1)
    })

    console.log("current Task end")
}

ELoop();

/**输出结果：
current Task
MicroTask_promise_2
MicroTask_promise_3
MacroTask_1
MicroTask_promise_1
MacroTask_2
**/

参考文献:

从Promise来看JavaScript中的Event Loop、Tasks和Microtasks

JavaScript Event Loop 机制详解与 Vue.js 中实践应用

JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop