对JavaScript事件循环机制的理解

前言：

这次主要整理一下自己对 Js事件循环机制，同步，异步任务，宏任务，微任务的理解，大概率暂时还有些偏差或者错误。如果有，十分欢迎各位纠正我的错误！

一、事件循环和任务队列产生的原因：

首先，JS是单线程,这样设计也是具有合理性的，试想如果一边进行dom的删除，另一边又进行dom的添加，浏览器该如何处理？

引用：

“单线程即任务是串行的，后一个任务需要等待前一个任务的执行，这就可能出现长时间的等待。但由于类似ajax网络请求、setTimeout时间延迟、DOM事件的用户交互等，这些任务并不消耗 CPU，是一种空等，资源浪费，因此出现了异步。通过将任务交给相应的异步模块去处理，主线程的效率大大提升，可以并行的去处理其他的操作。当异步处理完成，主线程空闲时，主线程读取相应的callback，进行后续的操作，最大程度的利用CPU。此时出现了同步执行和异步执行的概念，同步执行是主线程按照顺序，串行执行任务；异步执行就是cpu跳过等待，先处理后续的任务（CPU与网络模块、timer等并行进行任务）。由此产生了任务队列与事件循环，来协调主线程与异步模块之间的工作。“”

二、事件循环机制：

图解：

首先把JS执行代码操作分为主线程，任务队列，任何一段js代码的执行都可以分为以下几个步骤：

步骤一：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；
步骤二：当主线程遇到异步操作的时候，将异步操作交给对应的API进行处理；
步骤三：当异步操作处理完成，推入任务队列中
步骤四：主线程执行完毕后，查询任务队列，取出一个任务，并推入主线程进行处理
步骤五：重复步骤二、三、四

其中常见的异步操作有：ajax请求，setTimeout,还有类似onclik事件等
等

三、任务队列：

同步和异步任务分别进入不同的执行环境，同步的进入主线程，即主执行栈，异步的进入任务队列

首先，顾名思义，既然是一个队列，那么就遵循FIFO原则

如上示意图，任务队列存在多个，它们的执行顺序：

同一任务队列内，按队列顺序被主线程取走；
不同任务队列之间，存在着优先级，优先级高的优先获取（如用户I/O）

3.1 任务队列的类型：

任务队列分为 宏任务(macrotask queue) 和 微任务(microtask queue)

宏任务主要包含：script( 整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 交互事件、setImmediate(Node.js 环境)

微任务主要包含：Promise、MutationObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

3.2 两者区别：

微任务microtask queue:

(1) 唯一，整个事件循环当中，仅存在一个;
(2) 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；

PS：所以利用microtask queue可以形成一个同步执行的环境

宏任务macrotask queue:

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

3.3 更细致的事件循环过程

一、二、三、步同上
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;
主线程查询任务队列，执行macrotask queue，取队首任务执行，执行完毕；
重复四、五步骤;

先用一个简单的例子加深一下理解：

console.log('1, time = ' + new Date().toString()) // 1.进入主线程，执行同步任务，输出1
setTimeout(macroCallback, 0)// 2. 加入宏任务队列 // 7.开始执行此定时器宏任务，调用macroCallback，输出4
new Promise(function (resolve, reject) {//3.加入微任务队列console.log('2, time = ' + new Date().toString())//4.执行此微任务中的同步代码，输出2resolve()console.log('3, time = ' + new Date().toString())//5.输出3
}).then(microCallback)// 6.执行then微任务,调用microCallback,输出5//函数定义
function macroCallback() {console.log('4, time = ' + new Date().toString())
}function microCallback() {console.log('5, time = ' + new Date().toString())
}

运行结果：

四、强大的异步专家 `process.nextTick()`

第一次看见这东西，有点眼熟啊，想了一下好像之前vue项目中用过 this.$nextTick(callback) 当时说的是 当页面上元素被重新渲染之后才会执行回调函数中的代码
，不是很理解，暂时记住吧

process是node中的一个全局对象，可以通过它获得或修改进程相关信息

4.1 `process.nextTick()`在何时调用？

任何时候在给定的阶段中调用 process.nextTick()，所有传递到 process.nextTick() 的回调将在事件循环继续之前解析

在事件循环中，每进行一次循环操作称为tick，知道了这个之后，对理解这个方法什么时候调用瞬间明白了一些！

再借用别人的例子，加深一下对事件循环的理解吧：

var flag = false // 1. 变量声明Promise.resolve().then(() => {// 2. 将 then 任务分发到本轮循环微任务队列中去console.log('then1') // 8. 执行 then 微任务， 打印 then1，flag 此时是 true 了flag = true
})
process.nextTick(() => {console.log('nextTick1');
})
new Promise(resolve => {// 3. 执行 Promise 里 同步代码console.log('promise')resolve()setTimeout(() => { // 4. 将定时器里的任务放到宏任务队列中console.log('timeout2') // 11. 执行定时器宏任务 这边指定了 10 的等待时长, 因此在另一个定时器任务之后执行了}, 10)
}).then(function () {// 5. 将 then 任务分发到本轮循环微任务队列中去console.log('then2') // 9. 执行 then 微任务， 打印 then2，至此本轮 tick 结束
})
function f1(f) {// 1. 函数声明f()
}
function f2(f) {// 1. 函数声明setTimeout(f) //  7. 把`setTimeout`中的`f`放到宏任务队列中，等本轮`tick`执行完，下一次事件循环再执行
}
f1(() => console.log('f为：', flag ? '异步' : '同步')) // 6. 打印 `f为：同步`
f2(() => {console.log('timeout1,', 'f为：', flag ? '异步' : '同步') // 10. 执行定时器宏任务
})console.log('本轮宏任务执行完') // 7. 打印

运行结果：

process.nextTick 中的回调是在当前tick执行完之后，下一个宏任务执行之前调用的。

官方的例子：

let bar;// 这个方法用的是一个异步签名，但其实它是同步方式调用回调的
function someAsyncApiCall(callback) { callback(); }// 回调函数在`someAsyncApiCall`完成之前被调用
someAsyncApiCall(() => {// 由于`someAsyncApiCall`已经完成，bar没有被分配任何值console.log('bar', bar); // undefined
});bar = 1;

使用 process.nextTick:

let bar;function someAsyncApiCall(callback) {process.nextTick(callback);
}someAsyncApiCall(() => {console.log('bar', bar); // 1
});bar = 1;

再看一个含有 process.nextTick的例子：

console.log('1'); // 1. 同步任务,压入主线程执行栈，输出 ===> 1// 2. 这个 setTimeout 的回调函数 被加入 宏任务队列中
setTimeout(function () { // 10. 此时微任务队列已经空了(执行完毕),取出并执行下一个宏任务(也就是这个setTimeout 的回调函数)console.log('2'); // 11. 输出 ===> 2// 12. 将此 nextTick 的回调函数 加入 微任务队列process.nextTick(function () { console.log('3');  // 15. 此次宏任务执行完毕,执行微任务队列的第1个微任务, 输出 ===> 3})new Promise(function (resolve) {// 13.执行此Promise中的同步任务,输出 ===> 4console.log('4');resolve();}).then(function () { // 14. 将这个then的回调函数 加入到 微任务队列console.log('5'); // 16. 执行微任务队列的第2个微任务, 输出 ===> 5})
},0)// 3. 将此 nextTick的回调函数 加入 微任务队列
// 7. 第一个宏任务(主执行栈)执行完毕,检查为任务队列,发现非空,按顺序执行其中的任务
process.nextTick(function () {// 8. 执行此微任务(也就是这个回调函数), 输出 ===> 6console.log('6');
})
// 注意Promise构造函数中的代码是同步执行的
new Promise(function (resolve) { // 4. 执行此 Promise 的同步任务,输出 ===> 7console.log('7');resolve();
}).then(function () {   // 5. 将此then的回调函数加入 微任务队列 中// 9. 执行这个 微任务(也就是这个then的回调函数), 输出 ===> 8console.log('8');
})// 6. 将此 setTimeout的回调函数 加入到 宏任务 队列中
setTimeout(function () { // 17. 此时微任务队列再次执行完毕，执行下一个宏任务(也就是这个setTimeout的回调函数)console.log('9'); // 18. 输出 ===> 9// 19. 将此 nextTick 的回调函数 加入 微任务队列process.nextTick(function () { console.log('10'); // 22. 此次宏任务执行完毕,取出第1条微任务并执行,输出 ===> 10})new Promise(function (resolve) {// 20.执行此Promise的同步任务,输出 ===> 11console.log('11');resolve();}).then(function () {   // 21. 将这个then 的回调函数加入到微任务队列中console.log('12');  // 23. 取出第2条微任务并执行,输出 ===> 12})},0)// 执行结果: 1 7 6 8 2 4 3 5 9 11 10 12

再来分析一个简单的例子：

console.log('0');
setTimeout(() => {console.log('1');new Promise(function(resolve) {console.log('2');resolve();}).then(()=>{console.log('3');})new Promise(resolve => {console.log('4');for(let i=0;i<9;i++){i == 7 && resolve();}console.log('5');}).then(() => {console.log('6');})
})

进入主线程，检测到log为普通函数，压入执行栈，输出0;
检测到setTimeOut是特殊的异步方法，交给其他模块处理，其回调函数加入宏任务(macrotask)队列;
此时主线程中已经没有任务，开始从任务队列中取;
发现微任务队列为空，则取出宏任务队列首项，也就是刚才的定时器的回调函数;
执行其中的同步任务，输出1;
检测到promise及其resolve方法是一般的方法，压入执行栈,输出2，状态改变为resolve;
检测到这个promise的then方法是异步方法，将其回调函数加入微任务队列;
紧接着又检测到一个promise，执行其中的同步任务，输出4，5，状态改变为resolve;
然后将它的then异步方法加入微任务队列;
执行微任务队列首项，也就是第一个promise的then，输出3;
再取出微任务队列首项，也就是第二个promise的then，输出6;
此时主线程和任务队列都为空，执行完毕;

代码运行结果：