JavaScript运行机制

 

一、单线程

JS是单线程，为了不阻塞线程，JS通过事件循环的方案解决耗时任务。

二、任务队列（同步/异步）

1.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）。

同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；

异步任务指的是，不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。

2.任务队列的类型

任务队列存在两种类型，一种为microtask queue，另一种为macrotask queue。

上图所列出的任务队列均为macrotask queue，而ES6 的 promise［ECMAScript标准］产生的任务队列为microtask queue。

microtask queue：唯一，整个事件循环当中，仅存在一个；执行为同步，同一个事件循环中的microtask会按队列顺序，串行执行完毕；

macrotask queue：不唯一，存在一定的优先级（用户I/O部分优先级更高）；异步执行，同一事件循环中，只执行一个。

3.完整的事件循环流程    

将microtask加入到JS运行机制流程中，则：

step1：主线程读取JS代码，此时为同步环境，形成相应的堆和执行栈；

step2:  主线程遇到异步任务，指给对应的异步进程进行处理（WEB API）;

step3:  异步进程处理完毕（Ajax返回、DOM事件处罚、Timer到等），将相应的异步任务推入任务队列；

step4：主线程查询任务队列，执行microtask queue，将其按序执行，全部执行完毕；

step5：主线程查询任务队列，执行macrotask queue，取队首任务执行，执行完毕；

step6：重复step4、step5。

microtask queue中的所有callback处在同一个事件循环中，而macrotask queue中的callback有自己的事件循环。

简而言之：同步环境执行 -> 事件循环1（microtask queue的All）-> 事件循环2(macrotask queue中的一个) -> 事件循环1（microtask queue的All）-> 事件循环2(macrotask queue中的一个)...

利用microtask queue可以形成一个同步执行的环境，但如果Microtask queue太长，将导致Macrotask任务长时间执行不了，最终导致用户I/O无响应等，所以使用需慎重

 

三、事件循环（js执行机制）

事件循环是js实现异步的一种方法，也是js的执行机制。

事件循环(Event Loop):

（1）所有同步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）。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。

（3）一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。

（4）主线程不断重复上面的第三步。

 

task主要包含：setTimeout、setInterval、setImmediate、I/O、UI交互事件

microtask主要包含：Promise、process.nextTick、MutaionObserver

 

四、Node.js的Event Loop

（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。

除了setTimeout和setInterval这两个方法，Node.js还提供了另外两个与"任务队列"有关的方法：process.nextTick和setImmediate。它们可以帮助我们加深对"任务队列"的理解。

process.nextTick方法可以在当前"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"的尾部添加事件，也就是说，它指定的任务总是在下一次Event Loop时执行，这与setTimeout(fn, 0)很像

Node的Event Loop分阶段，阶段有先后，依次是

• expired timers and intervals，即到期的setTimeout/setInterval
• I/O events，包含文件，网络等等
• immediates，通过setImmediate注册的函数
• close handlers，close事件的回调，比如TCP连接断开

同步任务及每个阶段之后都会清空microtask队列

• 优先清空next tick queue，即通过process.nextTick注册的函数
• 再清空other queue，常见的如Promise

而和规范的区别，在于node会清空当前所处阶段的队列，即执行所有task

 

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参考文档：http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html