JavaScript的學(xué)習(xí)零散而龐雜，很多時候我們學(xué)到了一些東西，但是卻沒辦法感受到進(jìn)步！甚至過了不久，就把學(xué)到的東西給忘了。為了解決自己的這個困擾，在學(xué)習(xí)的過程中，我一直在試圖尋找一條核心的線索，只要順著這條線索，我就能夠一點一點的進(jìn)步。
前端基礎(chǔ)進(jìn)階正是圍繞這條線索慢慢展開，而事件循環(huán)機制(Event Loop)，則是這條線索的最關(guān)鍵的知識點。
所以，我就馬不停蹄的去深入的學(xué)習(xí)了事件循環(huán)機制，并總結(jié)出了這篇文章跟大家分享。
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事件循環(huán)機制從整體上告訴了我們JavaScript代碼的執(zhí)行順序。但是在我學(xué)習(xí)的過程中，找到的許多國內(nèi)博客文章對于它的講解淺嘗輒止，不得其法，很多文章在圖中畫個圈就表示循環(huán)了，看了之后也沒感覺明白了多少。但是他又如此重要，以致于當(dāng)我想要面試中高級崗位時，事件循環(huán)機制總是繞不開的話題。特別是ES6中正式加入了Promise對象之后，對于新標(biāo)準(zhǔn)中事件循環(huán)機制的理解就變得更加重要。這就很尷尬了。
最近有兩篇比較火的文章也表達(dá)了這個問題的重要性。
但很遺憾的是，大神們告訴了大家這個知識點很重要，卻并沒有告訴大家為什么會這樣。所以當(dāng)我們在面試遇到這樣的問題時，就算你知道了結(jié)果，面試官再進(jìn)一步問一下，我們依然懵逼。
學(xué)習(xí)事件循環(huán)機制之前，我默認(rèn)你已經(jīng)懂得了如下概念
- 執(zhí)行上下文(Execution context)
- 函數(shù)調(diào)用棧(call stack)
- 隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(queue)
- Promise(我會在下一篇文章專門總結(jié)Promise的詳細(xì)使用)
因為chrome瀏覽器中新標(biāo)準(zhǔn)中的事件循環(huán)機制與nodejs類似，因此此處就整合nodejs一起來理解，其中會介紹到幾個nodejs有，但是瀏覽器中沒有的API，大家只需要了解就好，不一定非要知道她是如何使用。比如process.nextTick，setImmediate
OK，那我就先拋出結(jié)論，然后以例子與圖示詳細(xì)給大家演示事件循環(huán)機制。
我們知道JavaScript的一大特點就是單線程，而這個線程中擁有唯一的一個事件循環(huán)。
當(dāng)然新標(biāo)準(zhǔn)中的web worker涉及到了多線程，這里就不討論了。
JavaScript代碼的執(zhí)行過程中，除了依靠函數(shù)調(diào)用棧來搞定函數(shù)的執(zhí)行順序外，還依靠任務(wù)隊列(task queue)來搞定另外一些代碼的執(zhí)行。
- 一個線程中，事件循環(huán)是唯一的，但是任務(wù)隊列可以擁有多個。
- 任務(wù)隊列又分為macro-task（宏任務(wù)）與micro-task（微任務(wù)），在最新標(biāo)準(zhǔn)中，它們被分別稱為task與jobs。
- macro-task大概包括：script(整體代碼), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering。
- micro-task大概包括: process.nextTick, Promise, Object.observe(已廢棄), MutationObserver(html5新特性)
- setTimeout/Promise等我們稱之為任務(wù)源。而進(jìn)入任務(wù)隊列的是他們指定的具體執(zhí)行任務(wù)。
// setTimeout中的回調(diào)函數(shù)才是進(jìn)入任務(wù)隊列的任務(wù)
setTimeout(function() {
console.log('xxxx');
})
// 非常多的同學(xué)對于setTimeout的理解存在偏差。所以大概說一下誤解：
// setTimeout作為一個任務(wù)分發(fā)器，這個函數(shù)會立即執(zhí)行，而它所要分發(fā)的任務(wù)，也就是它的第一個參數(shù)，才是延遲執(zhí)行
- 來自不同任務(wù)源的任務(wù)會進(jìn)入到不同的任務(wù)隊列。其中setTimeout與setInterval是同源的。
- 事件循環(huán)的順序，決定了JavaScript代碼的執(zhí)行順序。它從script(整體代碼)開始第一次循環(huán)。之后全局上下文進(jìn)入函數(shù)調(diào)用棧。直到調(diào)用棧清空(只剩全局)，然后執(zhí)行所有的micro-task。當(dāng)所有可執(zhí)行的micro-task執(zhí)行完畢之后。循環(huán)再次從macro-task開始，找到其中一個任務(wù)隊列執(zhí)行完畢，然后再執(zhí)行所有的micro-task，這樣一直循環(huán)下去。
- 其中每一個任務(wù)的執(zhí)行，無論是macro-task還是micro-task，都是借助函數(shù)調(diào)用棧來完成。
純文字表述確實有點干澀，因此，這里我們通過2個例子，來逐步理解事件循環(huán)的具體順序。
// demo01 出自于上面我引用文章的一個例子，我們來根據(jù)上面的結(jié)論，一步一步分析具體的執(zhí)行過程。
// 為了方便理解，我以打印出來的字符作為當(dāng)前的任務(wù)名稱
setTimeout(function() {
console.log('timeout1');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('promise1');
for(var i = 0; i < 1000; i++) {
i == 99 && resolve();
}
console.log('promise2');
}).then(function() {
console.log('then1');
})
console.log('global1');
首先，事件循環(huán)從宏任務(wù)隊列開始，這個時候，宏任務(wù)隊列中，只有一個script(整體代碼)任務(wù)。每一個任務(wù)的執(zhí)行順序，都依靠函數(shù)調(diào)用棧來搞定，而當(dāng)遇到任務(wù)源時，則會先分發(fā)任務(wù)到對應(yīng)的隊列中去，所以，上面例子的第一步執(zhí)行如下圖所示。
第二步：script任務(wù)執(zhí)行時首先遇到了setTimeout，setTimeout為一個宏任務(wù)源，那么他的作用就是將任務(wù)分發(fā)到它對應(yīng)的隊列中。
setTimeout(function() {
console.log('timeout1');
})
第三步：script執(zhí)行時遇到Promise實例。Promise構(gòu)造函數(shù)中的第一個參數(shù)，是在new的時候執(zhí)行，因此不會進(jìn)入任何其他的隊列，而是直接在當(dāng)前任務(wù)直接執(zhí)行了，而后續(xù)的.then則會被分發(fā)到micro-task的Promise隊列中去。
因此，構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行時，里面的參數(shù)進(jìn)入函數(shù)調(diào)用棧執(zhí)行。for循環(huán)不會進(jìn)入任何隊列，因此代碼會依次執(zhí)行，所以這里的promise1和promise2會依次輸出。
script任務(wù)繼續(xù)往下執(zhí)行，最后只有一句輸出了globa1，然后，全局任務(wù)就執(zhí)行完畢了。
第四步：第一個宏任務(wù)script執(zhí)行完畢之后，就開始執(zhí)行所有的可執(zhí)行的微任務(wù)。這個時候，微任務(wù)中，只有Promise隊列中的一個任務(wù)then1，因此直接執(zhí)行就行了，執(zhí)行結(jié)果輸出then1，當(dāng)然，他的執(zhí)行，也是進(jìn)入函數(shù)調(diào)用棧中執(zhí)行的。
第五步：當(dāng)所有的micro-tast執(zhí)行完畢之后，表示第一輪的循環(huán)就結(jié)束了。這個時候就得開始第二輪的循環(huán)。第二輪循環(huán)仍然從宏任務(wù)macro-task開始。
這個時候，我們發(fā)現(xiàn)宏任務(wù)中，只有在setTimeout隊列中還要一個timeout1的任務(wù)等待執(zhí)行。因此就直接執(zhí)行即可。
這個時候宏任務(wù)隊列與微任務(wù)隊列中都沒有任務(wù)了，所以代碼就不會再輸出其他東西了。
那么上面這個例子的輸出結(jié)果就顯而易見。大家可以自行嘗試體會。
這個例子比較簡答，涉及到的隊列任務(wù)并不多，因此讀懂了它還不能全面的了解到事件循環(huán)機制的全貌。所以我下面弄了一個復(fù)雜一點的例子，再給大家解析一番，相信讀懂之后，事件循環(huán)這個問題，再面試中再次被問到就難不倒大家了。
// demo02
console.log('golb1');
setTimeout(function() {
console.log('timeout1');
process.nextTick(function() {
console.log('timeout1_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('timeout1_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('timeout1_then')
})
})
setImmediate(function() {
console.log('immediate1');
process.nextTick(function() {
console.log('immediate1_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('immediate1_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('immediate1_then')
})
})
process.nextTick(function() {
console.log('glob1_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('glob1_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('glob1_then')
})
setTimeout(function() {
console.log('timeout2');
process.nextTick(function() {
console.log('timeout2_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('timeout2_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('timeout2_then')
})
})
process.nextTick(function() {
console.log('glob2_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('glob2_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('glob2_then')
})
setImmediate(function() {
console.log('immediate2');
process.nextTick(function() {
console.log('immediate2_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('immediate2_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('immediate2_then')
})
})
這個例子看上去有點復(fù)雜，亂七八糟的代碼一大堆，不過不用擔(dān)心，我們一步一步來分析一下。
第一步：宏任務(wù)script首先執(zhí)行。全局入棧。glob1輸出。
第二步，執(zhí)行過程遇到setTimeout。setTimeout作為任務(wù)分發(fā)器，將任務(wù)分發(fā)到對應(yīng)的宏任務(wù)隊列中。
setTimeout(function() {
console.log('timeout1');
process.nextTick(function() {
console.log('timeout1_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('timeout1_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('timeout1_then')
})
})
第三步：執(zhí)行過程遇到setImmediate。setImmediate也是一個宏任務(wù)分發(fā)器，將任務(wù)分發(fā)到對應(yīng)的任務(wù)隊列中。setImmediate的任務(wù)隊列會在setTimeout隊列的后面執(zhí)行。
setImmediate(function() {
console.log('immediate1');
process.nextTick(function() {
console.log('immediate1_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('immediate1_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('immediate1_then')
})
})
第四步：執(zhí)行遇到nextTick，process.nextTick是一個微任務(wù)分發(fā)器，它會將任務(wù)分發(fā)到對應(yīng)的微任務(wù)隊列中去。
process.nextTick(function() {
console.log('glob1_nextTick');
})
第五步：執(zhí)行遇到Promise。Promise的then方法會將任務(wù)分發(fā)到對應(yīng)的微任務(wù)隊列中，但是它構(gòu)造函數(shù)中的方法會直接執(zhí)行。因此，glob1_promise會第二個輸出。
new Promise(function(resolve) {
console.log('glob1_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('glob1_then')
})
第六步：執(zhí)行遇到第二個setTimeout。
setTimeout(function() {
console.log('timeout2');
process.nextTick(function() {
console.log('timeout2_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('timeout2_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('timeout2_then')
})
})
第七步：先后遇到nextTick與Promise
process.nextTick(function() {
console.log('glob2_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('glob2_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('glob2_then')
})
第八步：再次遇到setImmediate。
setImmediate(function() {
console.log('immediate2');
process.nextTick(function() {
console.log('immediate2_nextTick');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('immediate2_promise');
resolve();
}).then(function() {
console.log('immediate2_then')
})
})
這個時候，script中的代碼就執(zhí)行完畢了，執(zhí)行過程中，遇到不同的任務(wù)分發(fā)器，就將任務(wù)分發(fā)到各自對應(yīng)的隊列中去。接下來，將會執(zhí)行所有的微任務(wù)隊列中的任務(wù)。
其中，nextTick隊列會比Promie先執(zhí)行。nextTick中的可執(zhí)行任務(wù)執(zhí)行完畢之后，才會開始執(zhí)行Promise隊列中的任務(wù)。
當(dāng)所有可執(zhí)行的微任務(wù)執(zhí)行完畢之后，這一輪循環(huán)就表示結(jié)束了。下一輪循環(huán)繼續(xù)從宏任務(wù)隊列開始執(zhí)行。
這個時候，script已經(jīng)執(zhí)行完畢，所以就從setTimeout隊列開始執(zhí)行。
setTimeout任務(wù)的執(zhí)行，也依然是借助函數(shù)調(diào)用棧來完成，并且遇到任務(wù)分發(fā)器的時候也會將任務(wù)分發(fā)到對應(yīng)的隊列中去。
只有當(dāng)setTimeout中所有的任務(wù)執(zhí)行完畢之后，才會再次開始執(zhí)行微任務(wù)隊列。并且清空所有的可執(zhí)行微任務(wù)。
setTiemout隊列產(chǎn)生的微任務(wù)執(zhí)行完畢之后，循環(huán)則回過頭來開始執(zhí)行setImmediate隊列。仍然是先將setImmediate隊列中的任務(wù)執(zhí)行完畢，再執(zhí)行所產(chǎn)生的微任務(wù)。
當(dāng)setImmediate隊列執(zhí)行產(chǎn)生的微任務(wù)全部執(zhí)行之后，第二輪循環(huán)也就結(jié)束了。
大家需要注意這里的循環(huán)結(jié)束的時間節(jié)點。
當(dāng)我們在執(zhí)行setTimeout任務(wù)中遇到setTimeout時，它仍然會將對應(yīng)的任務(wù)分發(fā)到setTimeout隊列中去，但是該任務(wù)就得等到下一輪事件循環(huán)執(zhí)行了。例子中沒有涉及到這么復(fù)雜的嵌套，大家可以動手添加或者修改他們的位置來感受一下循環(huán)的變化。
OK，到這里，事件循環(huán)我想我已經(jīng)表述得很清楚了，能不能理解就看讀者老爺們有沒有耐心了。我估計很多人會理解不了循環(huán)結(jié)束的節(jié)點。
當(dāng)然，這些順序都是v8的一些實現(xiàn)。我們也可以根據(jù)上面的規(guī)則，來嘗試實現(xiàn)一下事件循環(huán)的機制。
// 用數(shù)組模擬一個隊列
var tasks = [];
// 模擬一個事件分發(fā)器
var addFn1 = function(task) {
tasks.push(task);
}
// 執(zhí)行所有的任務(wù)
var flush = function() {
tasks.map(function(task) {
task();
})
}
// 最后利用setTimeout/或者其他你認(rèn)為合適的方式丟入事件循環(huán)中
setTimeout(function() {
flush();
})
// 當(dāng)然，也可以不用丟進(jìn)事件循環(huán)，而是我們自己手動在適當(dāng)?shù)臅r機去執(zhí)行對應(yīng)的某一個方法
var dispatch = function(name) {
tasks.map(function(item) {
if(item.name == name) {
item.handler();
}
})
}
// 當(dāng)然，我們把任務(wù)丟進(jìn)去的時候，多保存一個name即可。
// 這時候，task的格式就如下
demoTask = {
name: 'demo',
handler: function() {}
}
// 于是，一個訂閱-通知的設(shè)計模式就這樣輕松的被實現(xiàn)了
這樣，我們就模擬了一個任務(wù)隊列。我們還可以定義另外一個隊列，利用上面的各種方式來規(guī)定他們的優(yōu)先級。
需要注意的是，這里的執(zhí)行順序，或者執(zhí)行的優(yōu)先級在不同的場景里由于實現(xiàn)的不同會導(dǎo)致不同的結(jié)果，包括node的不同版本，不同瀏覽器等都有不同的結(jié)果。
