JS异步详解 - 浏览器/Node/事件循环/消息队列/宏任务/微任务
栏目: JavaScript · 发布时间: 5年前
内容简介:一个 JavaScript 引擎会常驻于内存中,它等待着我们把JavaScript 代码或者函数传递给它执行在 ES3 和更早的版本中,JavaScript 本身还没有异步执行代码的能力,引擎就把代码直接顺次执行了,异步任务都是宿主环境(浏览器)发起的(setTimeout、AJAX等)。在 ES5 之后,JavaScript 引入了 Promise,这样,不需要浏览器的安排,JavaScript 引擎本身也可以发起任务了
js异步历史
一个 JavaScript 引擎会常驻于内存中,它等待着我们把JavaScript 代码或者函数传递给它执行
在 ES3 和更早的版本中,JavaScript 本身还没有异步执行代码的能力,引擎就把代码直接顺次执行了,异步任务都是宿主环境(浏览器)发起的(setTimeout、AJAX等)。
在 ES5 之后,JavaScript 引入了 Promise,这样,不需要浏览器的安排,JavaScript 引擎本身也可以发起任务了
JS异步实现原理
js为单线程,js引擎中负责解析执行js代码的线程只有一个( 主线程 ),即每次只能做一件事,其他IO操作放入任务队列等待执行,异步过程中, 工作线程 在 异步操作完成后 需要 通知主线程 。那么这个 通知机制 是利用 消息队列 和 事件循环(EventLoop) 实际上, 主线程只会做一件事情 ,就是从消息队列里面取消息、执行消息,再取消息、再执行。当消息队列为空时,就会等待直到消息队列变成非空。而且 主线程只有在将当前的消息执行完成后,才会去取下一个消息
浏览器
概念
- 消息队列 :消息队列是一个 先进先出 的队列,它里面存放着各种消息。
- 事件循环 :事件循环是指 主线程重复从消息队列中取消息、执行的过程。(浏览器至少有一个事件循环,一个事件循环至少有一个任务队列(macrotask))
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微任务:
- JavaScript 引擎发起的任务 - JS 引擎级别
- promise回调,MutationObserver,process.nextTick,Object.observe
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宏任务
- 宿主发起的任务,每次的一段js代码执行过程,其实都是一个宏观任务 - 宿主级别
- 整体的js代码,事件回调,XHR回调,定时器(setTimeout/setInterval/setImmediate),IO操作,UI render
- 宏任务和微任务关系:每个macro宏任务会维护一个micro微任务列表
事件循环过程
- 首先我们分析有多少个宏任务;
- 在每个宏任务中,分析有多少个微任务;
- 根据调用次序,确定宏任务中的微任务执行次序;
- 根据宏任务的触发规则和调用次序,确定宏任务的执行次序;
- 确定整个顺序
视图渲染时机:
- 本轮事件循环的microtask队列被执行完之后(不是每轮事件循环都会执行视图更新,浏览器有自己的优化策略)
- 注意:执行任务的耗时会影响视图渲染的时机。通常浏览器以每秒60帧(60fps)的速率刷新页面(16.7ms渲染一帧)所以如果要让用户觉得顺畅,单个macrotask及它相关的所有microtask最好能在16.7ms内完成。
Node
概念
- 非阻塞 I/O 操作:尽管 JavaScript 是单线程处理的——当有可能的时候,它们会把操作转移到系统内核中去,当其中的一个操作完成的时候,内核通知 Node.js 将适合的回调函数添加到 轮询 队列中等待时机执行
事件循环过程
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过程
- event loop 的每个阶段都有一个任务队列(一个 FIFO 队列来执行回调)
- 当 event loop 到达某个阶段时,将执行该阶段的任务队列,直到队列清空或执行的回调达到系统上限后,才会转入下一个阶段
- 当所有阶段被顺序执行一次后,称 event loop 完成了一个 tick
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每次事件循环都包含了6个阶段
- timers 阶段 :这个阶段执行timer(
setTimeout
、setInterval
)的回调 - I/O callbacks 阶段 :执行一些系统调用错误,比如网络通信的错误回调
- 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
- timers 阶段 :这个阶段执行timer(
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timers 阶段
Node 会去检查有无已过期的timer,如果有则把它的回调压入timer的任务队列中等待执行
技术上来说,poll 阶段控制 timers 什么时候执行。
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poll 阶段
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poll 阶段主要有2个功能:
- 处理 poll 队列的事件
- 当有已超时的 timer,执行它的回调函数
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执行过程:当event loop进入 poll 阶段,并且 没有设定的timers(there are no timers scheduled),会发生下面两件事之一:
如果 poll 队列不空,event loop会遍历队列并同步执行回调,直到队列清空或执行的回调数到达系统上限;
如果 poll 队列为空,则发生以下两件事之一:
- 如果代码已经被setImmediate()设定了回调, event loop将结束 poll 阶段进入 check 阶段来执行 check 队列(里的回调)。
- 如果代码没有被setImmediate()设定回调,event loop将阻塞在该阶段等待回调被加入 poll 队列,并立即执行。
- 当event loop进入 poll 阶段,并且 有设定的timers,一旦 poll 队列为空(poll 阶段空闲状态): event loop将检查timers,如果有1个或多个timers的下限时间已经到达,event loop将绕回 timers 阶段,并执行 timer 队列。
- 注意:没有
setImmediate()
会导致event loop阻塞在poll阶段,这样之前设置的timer岂不是执行不了了?所以咧,在poll阶段event loop会有一个检查机制,检查timer队列是否为空,如果timer队列非空,event loop就开始下一轮事件循环,即重新进入到timer阶段。
-
process.nextTick() VS setImmediate()
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process.nextTick()
process.nextTick()
-
setImmediate
对比
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: timer1 promise1 timer2 promise2 // node timer1 timer2 promise1 promise2
http://lynnelv.github.io/img/...
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