js Event Loop 事件循环

JavaScript023

js Event Loop 事件循环,第1张

Event Loop即事件循环,是解决javaScript单线程运行阻塞的一种机制。 主要是为了协调单线程下,事件、用户交互、脚本、UI 渲染和网络处理等行为,防止主线程的不阻塞。

因为JavaScript 是单线程,也就是说, 所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。

但是IO设备(输入、出设备)可能会因为网络等因数导致速度很慢(比如Ajax)继而CPU没有充分利用,所以设计者将IO设备的任务挂起,先执行后面的任务,等到IO设备返回了结果,再回过头,把挂起的任务继续执行下去。于是,就把所有任务分成两种,一种是同步任务(synchronous),另一种是异步任务(asynchronous)。

只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务;直接在主线程上排队执行且最先执行,形成一个执行栈

不进入主线程、而是进入"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。

(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",执行一个宏任务, 执行过程中如果遇到微任务,就将它添加到微任务的任务队列中 宏任务执行完毕后,再依次执行执行当前微任务队列中的所有微任务,当前宏任务执行完毕,开始检查渲染,然后GUI线程接管渲染 渲染完毕后,JS线程继续接管,开始下一个宏任务(从事件队列中获取)

(4)主线程不断重复上面的第三步。

"任务队列"是一个先进先出的数据结构,也是一个事件的队列(也可以理解成消息的队列),IO设备完成一项任务,就在"任务队列"中添加一个事件,表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列",就是读取里面有哪些事件。

"任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等)。只要指定过回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。

所谓"回调函数"(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。

例子1

例子2:

例子3:

nodejs事件循环和浏览器的事件循环不一样的。浏览器的Event loop是在HTML5中定义的规范,而node中则由libuv库实现

一、同步和异步

所谓单线程,无非就是同步队列和异步队列,js代码是自上向下执行的,在主线程中立即执行的就是同步任务,比如简单的逻辑操作及函数,而异步任务不会立马立马执行,会挪步放到到异步队列中,比如ajax、promise、事件、计时器等等。

也就是先执行同步,主线程结束后再按照异步的顺序再次执行。

二、时间循环(Event Loop)

Event Loop是什么?中文翻译是事件循环,等待主线程中任务全部完成后,再回来把异步队列中任务放到主程序中运行,这样反复的循环,就是事件循环。

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先来看组代码

console.log('开始111') setTimeout(function () {console.log('setTimeout111') }, 0) Promise.resolve().then(function () {console.log('promise111') }).then(function () {console.log('promise222') }) console.log('开始222')

打印 “开始111”,再打印“开始222”。

中途的三个异步,进入到了异步队列,等待同步执行完(打印完),返回来再执行异步,所以是后打印出来。

打印的结果先放一放,我们稍后回来再说。现在我们中途插播一段知识点:

三、宏观任务和微观任务(先执行微观任务,再执行宏观任务):

在事件循环中,每进行一次循环操作称为tick,tick 的任务处理模型是比较复杂的,里边有两个词:分别是 Macro Task (宏任务)和 Micro Task(微任务)。

简单来说:

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

微观任务主要包括:Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

规范:先执行微观任务,再执行宏观任务

那么我们知道了,Promise 属于微观任务, setTimeout、setInterval 属于宏观任务,先执行微观任务,等微观任务执行完,再执行宏观任务。所以我们再看一下这个代码:

console.log('开始111') setTimeout(function () {console.log('setTimeout111') }, 0) Promise.resolve().then(function () {console.log('promise111') }).then(function () {console.log('promise222') }) console.log('开始222')

我们按照步骤来分析下:

1、遇到同步任务,直接先打印 “开始111”。

2、遇到异步 setTimeout ,先放到队列中等待执行。

3、遇到了 Promise ,放到等待队列中。

4、遇到同步任务,直接打印 “开始222”。

5、同步执行完,返回执行队列中的代码,从上往下执行,发现有宏观任务 setTimeout 和微观任务 Promise ,那么先执行微观任务,再执行宏观任务。

所以打印的顺序为:开始111 、开始222 、 promise111 、 promise222 、 setTimeout111 。

同理,我们再来分析一个代码:

console.log('开始111')setTimeout(function () { console.log('timeout111')})new Promise(resolve =>{ console.log('promise111') resolve() setTimeout(() =>console.log('timeout222'))}).then(function () { console.log('promise222')})console.log('开始222')

分析一下:

1、遇到同步代码,先打印 “开始111” 。

2、遇到setTimeout异步,放入队列,等待执行 。

3、中途遇到Promise函数,函数直接执行,打印 “promise111”。

4、遇到setTimeout ,属于异步,放入队列,等待执行。

5、遇到Promise的then等待成功返回,异步,放入队列。

6、遇到同步,打印 “开始222”。

7、执行完,返回,将异步队列中的代码,按顺序执行。有一个微观任务,then后的,所以打印 “promise222”,再执行两个宏观任务 “timeout111” “timeout222”。

所以,打印的顺序为:开始111 、 promise111 、 开始222 、 promise222 、 timeout111 、 timeout222 .

先执行主任务,把异步任务放入循环队列当中,等待主任务执行完,再执行队列中的异步任务。异步任务先执行微观任务,再执行宏观任务。一直这样循环,反复执行,就是事件循环机制。

在网上也看了不少关于javascript事件循环的文章,多数是以浏览器事件循环与nodejs中事件循环做对比,分析两种环境的差异。下面说的内容是浏览器事件循环与前端性能之间的关系,了解之后在开发中规避一些性能问题。以下所探讨的事件循环皆指浏览器的事件循环,本文属于个人理解,如有不对欢迎提点。

  提到事件循环,相信现在多数前端小白并不陌生了。首先事件循环分为宏任务和微任务。

宏任务:鼠标事件,键盘事件,网络事件,Html解析, 定时器等;

微任务:Dom变化,Promise

  当这些事件发生的时候浏览器会在对应的事件队列(宏任务队列和微任务队列)中添加该事件处理器(回调函数)等待执行。而事件循环是一直循环着看事件队列中是否还有未处理的处理器,如果有的话就从队列首位取出处理器执行,执行完之后就移除对应处理器,就是这样一直循环着直到浏览器关闭为止,即使事件队列为空!但是在处理宏任务队列和微任务队列的方式不同。

在一次事件循环中只能处理一个宏任务,而需要处理所有微任务直到微任务队列清空

说明:事件循环是在主程序执行完之后就开始循环执行事件,主程序说简单点就是一个js文件从第一行执行到最后一行,主程序结束(此处说的是该应用就一个js文件)

举一个生活中的例子:

  银行中排队办理业务的时候,假设每个排队等待办理的普通客户是宏任务,而VIP客户是微任务。那么在银行早上开始上班的之前,柜员启动相应的机器(电脑,打印机等)属于主程序,等一切准备好之后就开始办理业务了。假如现在有10个普通用户(宏任务)在等待,开始处理第一个客户,处理完之后叫号第二个客户,开始处理。如果在处理第二个客户的时候突然来个一个vip用户,那么在处理为完普通用户之后就轮到处理VIP用户(微任务),如果在处理VIP用户的时候又来了个VIP用户的话3号普通客户就得等待处理完两个VIP客户。当然此处举例皆是只该银行就一个服务窗口,复合js单线程模式。

下图是一个完整的事件循环图:

  浏览器通常会尝试60秒渲染一次页面,以达到每秒60帧(60fps)的速度, 60fps是检验前端体验是否流畅的标准,在动画里就意味着当浏览器没16ms一次刷新的话,体验是最流畅的,所有在整个页面生命周期中每一次事件循环都应该在16ms内完成。

但是在事件循环中可能会处理比较耗时的任务,那么渲染就会延后这样就会导致动画看上去不流畅,更严重的可能是页面处于假死状态等影响用户体验。

如果加上UI渲染的话上面的事件循环图是这样的

  上面提到浏览器会尝试16ms重新渲染页面,那么假如在处理事件的时候遇到耗时任务的时候,浏览器将会延迟渲染页面,如果处理不当那将会导致体验差问题。接下来仔细分析以下整个流程。

  首先先排除为任务,只有宏任务的程序。现在有两个点击事件

假如主线程运行需要15ms,btn1事件处理器完成需要8ms, btn2需要10ms;那么整个流程是这样:

假如用户点击速度很快的时候,主线程运行期间在5ms和12ms时候分别点击了btn1,btn2按钮,触发点击事件,此时因为还处与主线程运行时间内,所有此时会向宏任务队列添加两个事件任务。当主线程运行到15ms时结束,此时浏览器可以重新渲染。渲染完之后进入事件循环,首先从任务队列中取出任务btn1事件处理器执行,此过程会耗时8ms,处理完之后结束一次事件循环,并移除事件处理器btn1。此时浏览器可以重新渲染,渲染完之后又进行到第二次事件循环,重复上述步骤,直到事件队列清空为止。

  如果事件循环中存在为任务的话流程如下:

其实只是在宏任务之后加入了一个时间段处理为任务.。在第一循环中处理btn1事件处理器时添加promise1到微任务队列中,在执行完btn1事件之后检查微任务队列发现有一个任务待处理,然后取出处理之后移除微任务promise1在循环微任务队列,发现以微任务队列为空,28ms时浏览器可以重新渲染(此时浏览器距离上次渲染相差12ms,渲染流畅)。在执行第二次事件循环的时候,在执行到微任务队列时,需要处理两个任务,耗时8ms,46ms时浏览器可以重新渲染(此时浏览器距离上次渲染相差18ms,渲染流畅)。

总结:如果在事件循环中有的任务比较耗时,会导致浏览器渲染fps变小,从而导致用户体验差。如向页面中插入10000个td节点的时候,如果是一次循环就appendChild一次,那相当于总共会有10000个微任务待执行,这样就会影响到浏览器渲染的fps,所有会出现点击页面没有反响的体验,这就是为什么插入多个节点需要拼接到一起一次性插入节点。了解事件循环和浏览器渲染之间到联系之后,以后开发多注意一些耗时任务到处理,到此分享结束。