♣ 事件循环
♠ 进程、线程
线程和进程是操作系统中的两个概念:
进程(process):计算机已经运行的程序(微信),是操作系统管理程序的一种方式;一个应用程序可能是多进程的,例如浏览器
线程(thread):操作系统能够运行运算调度的最小单位,通常情况下它被包含在进程中;例如:微信->里面的代码,执行具体的某代码
听起来很抽象,这里还是给出解释:
进程:我们可以认为,启动一个应用程序,就会默认启动一个进程(也可能是多个进程);
线程:每一个进程中,都会启动至少一个线程用来执行程序中的代码,这个线程被称之为主线程;
所以我们也可以说进程是线程的容器;
再用一个形象的例子解释:
操作系统类似于一个大工厂;工厂中里有很多车间,这个车间就是进程;每个车间可能有一个以上的工人在工厂,这个工人就是线程;
操作系统是如何做到同时让多个进程(边听歌、边写代码、边查阅资料)同时工作呢?
这是因为CPU的运算速度非常快,它可以快速的在多个进程之间迅速的切换;当我们进程中的线程获取到时间片时,就可以快速执行我们编写的代码;对于用户来说是感受不到这种快速的切换的;你可以在Mac的活动监视器或者Windows的资源管理器中查看到很多进程
♠ 浏览器中的JavaScript线程
我们经常会说JavaScript是单线程的,但是JavaScript的线程应该有自己的容器进程:浏览器或者Node。浏览器是一个进程吗,它里面只有一个线程吗? 目前多数的浏览器其实都是多进程的,当我们打开一个tab页面时就会开启一个新的进程,这是为了防止一个页面卡死而造成所有页面无法响应,整个浏览器需要强制退出;每个进程中又有很多的线程,其中包括执行JavaScript代码的线程;
JavaScript的代码执行是在一个单独的线程中执行的:
这就意味着JavaScript的代码,在同一个时刻只能做一件事;如果这件事是非常耗时的,就意味着当前的线程就会被阻塞;所以真正耗时的操作,实际上并不是由JavaScript线程在执行的: 浏览器的每个进程是多线程的,那么其他线程可以来完成这个耗时的操作;比如网络请求、定时器,我们只需要在特性的时候执行应该有的回调即可;
如果在执行JavaScript代码的过程中,有异步操作呢?
中间我们插入了一个setTimeout的函数调用;这个函数被放到入调用栈中,执行会立即结束,并不会阻塞后续代码的执行;
♠ 进程、宏任务和微任务线程
但是事件循环中并非只维护着一个队列,事实上是有两个队列:
- 宏任务队列(macrotask queue):ajax、setTimeout、setInterval、DOM监听、UI Rendering等
- 微任务队列(microtask queue):Promise的then回调、 Mutation Observer API、queueMicrotask()等
那么事件循环对于两个队列的优先级是怎么样的呢?
- main script中的代码优先执行(编写的顶层script代码);
- 在执行任何一个宏任务之前(不是队列,是一个宏任务),都会先查看微任务队列中是否有任务需要执行
也就是宏任务执行之前,必须保证微任务队列是空的;如果不为空,那么就优先执行微任务队列中的任务(回调);
试题一
点击查看代码
setTimeout(function () {
console.log("setTimeout1");
new Promise(function (resolve) {
resolve();
}).then(function () {
new Promise(function (resolve) {
resolve();
}).then(function () {
console.log("then4");
});
console.log("then2");
});
});
new Promise(function (resolve) {
console.log("promise1");
resolve();
}).then(function () {
console.log("then1");
});
setTimeout(function () {
console.log("setTimeout2");
});
console.log(2);
queueMicrotask(() => {
console.log("queueMicrotask1")
});
new Promise(function (resolve) {
resolve();
}).then(function () {
console.log("then3");
});
试题二
点击查看代码
async function async1() {
console.log('async1 start')
await async2();
console.log('async1 end')
}
async function async2() {
console.log('async2')
}
console.log('script start')
setTimeout(function () {
console.log('setTimeout')
}, 0)
async1();
new Promise(function (resolve) {
console.log('promise1')
resolve();
}).then(function () {
console.log('promise2')
})
console.log('script end')
♠ Node的事件循环
浏览器中的EventLoop是根据HTML5定义的规范来实现的,不同的浏览器可能会有不同的实现,而Node中是由libuv实现的。
这里我们来给出一个Node的架构图:我们会发现libuv中主要维护了一个EventLoop和worker threads(线程池);EventLoop负责调用系统的一些其他操作:文件的IO、Network、child-processes等ibuv是一个多平台的专注于异步IO的库,它最初是为Node开发的,但是现在也被使用到Luvit、Julia、pyuv等其他地方;
我们最前面就强调过,事件循环像是一个桥梁,是连接着应用程序的JavaScript和系统调用之间的通道:
无论是我们的文件IO、数据库、网络IO、定时器、子进程,在完成对应的操作后,都会将对应的结果和回调函数放到事件循环(任务队列)中;事件循环会不断的从任务队列中取出对应的事件(回调函数)来执行;
但是一次完整的事件循环Tick(滴答)分成很多个阶段:
- 定时器(Timers):本阶段执行已经被 setTimeout() 和 setInterval() 的调度回调函数。
- 待定回调(Pending Callback):对某些系统操作(如TCP错误类型)执行回调,比如TCP连接时接收到ECONNREFUSED。
- idle, prepare:仅系统内部使用。
- 轮询(Poll):检索新的 I/O 事件;执行与 I/O 相关的回调;
- 检测(check):setImmediate() 回调函数在这里执行。
- 关闭的回调函数:一些关闭的回调函数,如:socket.on('close', ...)。
我们会发现从一次事件循环的Tick来说,Node的事件循环更复杂,它也分为微任务和宏任务:
- 宏任务(macrotask):setTimeout、setInterval、IO事件、setImmediate、close事件;
- 微任务(microtask):Promise的then回调、process.nextTick、queueMicrotask;
但是,Node中的事件循环不只是 微任务队列和 宏任务队列:
微任务队列:next tick queue:process.nextTick;other queue:Promise的then回调、queueMicrotask;
宏任务队列:timer queue:setTimeout、setInterval;poll queue:IO事件;check queue:setImmediate;close queue:close事件;
所以,在每一次事件循环的tick中,会按照如下顺序来执行代码:
- next tick microtask queue;
- other microtask queue;
- timer queue;
- poll queue;
- check queue;
- close queue;
点击查看代码
async function async1() {
console.log('async1 start')
await async2()
console.log('async1 end')
}
async function async2() {
console.log('async2')
}
console.log('script start')
setTimeout(function () {
console.log('setTimeout0')
}, 0)
setTimeout(function () {
console.log('setTimeout2')
}, 300)
setImmediate(() => console.log('setImmediate'));
process.nextTick(() => console.log('nextTick1'));
async1();
process.nextTick(() => console.log('nextTick2'));
new Promise(function (resolve) {
console.log('promise1')
resolve();
console.log('promise2')
}).then(function () {
console.log('promise3')
})
console.log('script end')