JavaScript事件循环与执行队列:从原理到复杂示例解析

JavaScript事件循环与执行队列:从原理到复杂示例解析

一、什么是事件循环?

JavaScript是一门单线程语言,但通过事件循环(Event Loop)机制实现了异步非阻塞操作。事件循环的核心作用是协调调用栈(Call Stack)、消息队列(Message Queue)和微任务队列(Microtask Queue)的工作。

二、核心概念解析

1. 调用栈(Call Stack)

  • 后进先出(LIFO)结构
  • 用于存储同步代码的执行上下文

2. 任务队列(Task Queue)

  • 宏任务队列(Macrotask Queue):

    • setTimeout/setInterval
    • I/O操作
    • UI渲染
    • script整体代码
  • 微任务队列(Microtask Queue):

    • Promise.then/catch/finally
    • MutationObserver
    • queueMicrotask

3. 事件循环运行流程

  1. 执行同步代码直至调用栈清空
  2. 执行所有微任务直至微任务队列清空
  3. 执行一个宏任务
  4. 重复步骤1-3

三、复杂示例演示

console.log('【1】同步代码开始');

setTimeout(() => {
    console.log('【11】setTimeout宏任务');
    new Promise(resolve => {
        console.log('【12】Promise构造函数(同步)');
        resolve();
    }).then(() => {
        console.log('【13】Promise微任务');
        queueMicrotask(() => console.log('【14】嵌套微任务'));
    });
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('【2】第一个微任务');
    setTimeout(() => console.log('【3】微任务中触发的宏任务'), 0);
});

async function asyncFunc() {
    console.log('【4】async函数同步代码');
    await Promise.resolve();
    console.log('【5】await后微任务');
    setTimeout(() => console.log('【6】async中的宏任务'), 0);
}

asyncFunc();

new Promise(resolve => {
    console.log('【7】Promise构造函数(同步)');
    resolve();
}).then(() => {
    console.log('【8】链式微任务1');
}).then(() => {
    console.log('【9】链式微任务2');
});

console.log('【10】同步代码结束');

四、执行过程详细解析

执行顺序预测结果:

1 → 4 → 7 → 10 → 2 → 5 → 8 → 9 → 11 → 12 → 13 → 14 → 3 → 6

分步解析:

  1. 同步代码阶段

    • 输出1、4、7、10(按代码顺序执行)
  2. 微任务队列处理

    • 第一个Promise.then输出2
    • async函数await后的代码输出5
    • 链式Promise输出8和9
  3. 宏任务阶段

    • 第一个setTimeout回调:
      • 输出11和12(同步代码)
      • Promise.then产生微任务13和14
      • 继续处理嵌套微任务
  4. 嵌套任务处理

    • 输出13后触发新的微任务14
    • 最后执行各宏任务中的setTimeout输出3和6

五、关键结论

  1. 执行优先级

    • 同步代码 > 微任务 > 宏任务
    • 同一队列中按入队顺序执行
  2. 重要特性

    • 微任务会在当前宏任务结束后立即执行
    • 微任务中触发的微任务会继续在当前周期执行
    • 每个宏任务结束后都会清空微任务队列
  3. 性能注意

    • 避免微任务无限嵌套
    • 长时间同步代码会阻塞事件循环

六、应用场景

  1. 优化渲染性能时安排UI更新
  2. 处理高优先级异步操作
  3. 实现复杂的异步流程控制

这篇博客通过理论+实践的方式解析了JavaScript的事件循环机制,读者可以通过运行示例代码并对照解析,更直观地理解执行顺序。建议在浏览器控制台实际运行代码观察结果。

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