事件循环机制EventLoop
事件循环机制EventLoop
Event Loop即事件循环,是解决javaScript单线程运行阻塞的一种机制。
一、EventLoop的相关概念
1、堆(Heap)
堆表示一大块非结构化的内存区域,对象,数据被存放在堆中
2、栈(Stack)
栈在javascript中又称执行栈,调用栈,是一种后进先出的数组结构,
Javascript
有一个 主线程(main thread
)和 调用栈(或执行栈call-stack
),主线各所有的任务都会被放到调用栈等待主线程执行。
JS调用栈采用的是后进先出的规则,当函数执行的时候,会被添加到栈的顶部,当执行栈执行完成后,就会从栈顶移出,直到栈内被清空。
举个例子:
function foo(b) {var a = 10;return a + b + 11;
}function bar(x) {var y = 3;return foo(x * y);
}console.log(bar(7)); // 返回 42
当调用 bar 时,创建了第一个帧 ,帧中包含了 bar 的参数和局部变量。当 bar 调用 foo 时,第二个帧就被创建,并被压到第一个帧之上,帧中包含了 foo 的参数和局部变量。当 foo 返回时,最上层的帧就被弹出栈(剩下 bar 函数的调用帧 )。当 bar 返回的时候,栈就空了。
这里的堆栈,是数据结构的堆栈,不是内存中的堆栈(内存中的堆栈,堆存放引用类型的数据,栈存放基本类型的数据)
3、队列(Queue)
队列即任务队列Task Queue
,是一种先进先出的一种数据结构。在队尾添加新元素,从队头移除元素。
二、同步任务和异步任务
javascript是单线程。单线程就意味着,所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。
于是js所有任务分为两种:同步任务,异步任务
同步任务是调用立即得到结果的任务,同步任务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;
异步任务是调用无法立即得到结果,需要额外的操作才能预期结果的任务,异步任务不进入主线程、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。
JS引擎遇到异步任务(DOM事件监听、网络请求、setTimeout计时器等),会交给相应的线程单独去维护异步任务,等待某个时机(计时器结束、网络请求成功、用户点击DOM),然后由 事件触发线程 将异步对应的 回调函数 加入到消息队列中,消息队列中的回调函数等待被执行。
具体来说,异步运行机制如下:
- (1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个[执行栈]
- (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。
主线程从"任务队列"中读取事件,这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)
举个例子
console.log('script start')setTimeout(() => {console.log('timer 1 over')
}, 1000)setTimeout(() => {console.log('timer 2 over')
}, 0)console.log('script end')// script start
// script end
// timer 2 over
// timer 1 over
timer 2 over
0毫秒后添加到任务队列队尾,timer 1 over
1秒添加到任务队列队尾,等待主线程任务执行完,从队头依次执行任务队列中的任务
三、宏任务和微任务
同步和异步的执行机制在ES5的情况下够用了,但是ES6会有一些问题。
Promise同样是用来处理异步的:
console.log('script start')setTimeout(function() {console.log('timer over')
}, 0)Promise.resolve().then(function() {console.log('promise1')
}).then(function() {console.log('promise2')
})console.log('script end')// script start
// script end
// promise1
// promise2
// timer over
“promise 1” “promise 2” 在 “timer over” 之前打印了?
这里有一个新概念:macrotask(宏任务) 和 microtask(微任务)。
所有任务分为宏任务(macrotask )和微任务(microtask ) 两种。
MacroTask(宏任务):* script
全部代码、setTimeout
、setInterval
、setImmediate
(浏览器暂时不支持,只有IE10支持,具体可见MDN
)、I/O
、UI Rendering
。
MicroTask(微任务):* Process.nextTick(Node独有)
、Promise
、Object.observe(废弃)
、MutationObserver
(具体使用方式查看这里)
在挂起任务时,JS 引擎会将所有任务按照类别分到这两个队列中,首先在 宏任务 的队列中取出第一个任务,执行完毕后取出 微任务 队列中的所有任务顺序执行;之后再取 宏任务,周而复始,直至两个队列的任务都取完。
给个图加深理解
Event Loop
四、异步编程的几种方法
1、回调函数
这是异步编程最基本的方法。假定有两个函数f1和f2,后者等待前者的执行结果。
如果f1是一个很耗时的任务,可以把f2写成f1的回调函数。
function f1(callback){setTimeout(function () {// f1的任务代码callback();}, 1000);}
f1(f2);
采用这种方式,我们把同步操作变成了异步操作,f1不会堵塞程序运行,相当于先执行程序的主要逻辑,将耗时的操作推迟执行。
回调函数的优点是简单、容易理解和部署,缺点是不利于代码的阅读和维护,各个部分之间高度耦合(Coupling),流程会很混乱,而回调函数有一个致命的弱点,就是容易写出回调地狱
2、事件监听
另一种思路是采用事件驱动模式。任务的执行不取决于代码的顺序,而取决于某个事件是否发生。
还是以f1和f2为例。首先,为f1绑定一个事件(这里采用的jQuery的写法)。
function f1(){setTimeout(function () {// f1的任务代码f1.trigger('done'); // 执行完成后,立即触发done事件,从而开始执行f2}, 1000);
}
f1.on('done', f2); // 当f1发生done事件,就执行f2
这种方法的优点是比较容易理解,可以绑定多个事件,每个事件可以指定多个回调函数,而且可以"去耦合"(Decoupling),有利于实现模块化。缺点是整个程序都要变成事件驱动型,运行流程会变得很不清晰。
3、发布/订阅
假定,存在一个"信号中心",某个任务执行完成,就向信号中心"发布"(publish)一个信号,其他任务可以向信号中心"订阅"(subscribe)这个信号,从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做"发布/订阅模式"(publish-subscribe pattern),又称"观察者模式"(observer pattern)。
这个模式有多种实现,下面采用的是Ben Alman的Tiny Pub/Sub,这是jQuery的一个插件。
jQuery.subscribe("done", f2);function f1(){setTimeout(function () {// f1的任务代码jQuery.publish("done") ; // f1执行完成后,向"信号中心"jQuery发布"done"信号,从而引发f2的执行。}, 1000);
}jQuery.unsubscribe("done", f2); // f2完成执行后,也可以取消订阅(unsubscribe)
这种方法的性质与"事件监听"类似,但是明显优于后者。因为我们可以通过查看"消息中心",了解存在多少信号、每个信号有多少订阅者,从而监控程序的运行
4、Promise对象
Promise
是异步编程的一种解决方案,比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。它由社区最早提出和实现,ES6 将其写进了语言标准,统一了用法,原生提供了Promise对象。
Promise对象有以下两个特点。
(1)对象的状态不受外界影响。
Promise
对象代表一个异步操作,有三种状态:Pending
(进行中)、Resolved
(已完成,又称Fulfilled)和Rejected
(已失败)。
只有异步操作的结果,可以决定当前是哪一种状态,任何其他操作都无法改变这个状态
(2)一旦状态改变,就不会再变,任何时候都可以得到这个结果
Promise
对象的状态改变,只有两种可能:从Pending
变为Resolved
和从Pending
变为Rejected
。
只要这两种情况发生,状态就凝固了,不会再变了,会一直保持这个结果。就算改变已经发生了,你再对Promise
对象添加回调函数,也会立即得到这个结果
优点:将异步操作以同步操作的流程表达出来,避免了层层嵌套的回调函数。此外,Promise
对象提供统一的接口,使得控制异步操作更加容易。
缺点:首先,无法取消Promise
,一旦新建它就会立即执行,无法中途取消。其次,如果不设置回调函数,Promise
内部抛出的错误,不会反应到外部。第三,当处于Pending
状态时,无法得知目前进展到哪一个阶段(刚刚开始还是即将完成)。
Promise.prototype.then()
方法的作用是为 Promise 实例添加状态改变时的回调函数。第一个参数是Resolved
状态的回调函数,第二个参数(可选)是Rejected
状态的回调函数。
Promise.prototype.catch
方法是.then(null, rejection)
或.then(undefined, rejection)
的别名,用于指定发生错误时的回调函数
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {// ... some codeif (/* 异步操作成功 */){resolve(value);} else {reject(error);}
});
// Promise实例生成以后,可以用then方法分别指定Resolved状态和Reject状态的回调函数。
promise.then(function(value) {// success
}, function(error) {// failure
});
5、Generator 函数
Generator
函数是ES6
提供的一种异步编程解决方案,语法行为与传统函数完全不同
Generator
函数有多种理解角度:
语法上,Generator
函数是一个状态机,封装了多个内部状态。执行Generator
函数会返回一个遍历器对象,可以依次遍历Generator
函数内部的每一个状态。
形式上,Generator
函数是一个普通函数,但是有两个特征。一是,function
关键字与函数名之间有一个星号;二是,函数体内部使用yield
表达式,定义不同的内部状态。
yield语句
Generator
函数返回的遍历器对象,yield
语句暂停,调用next方法恢复执行,如果没遇到新的yeild
,一直运行到return
语句为止,return
后面表达式的值作为返回对象的value
值,如果没有return
语句,一直运行到结束,返回对象的value
为undefined
。
function* helloWorldGenerator() { // Generator 函数,该函数有三个状态:hello,world 和 return 语句yield 'hello'; yield 'world'; return 'ending';
}var hw = helloWorldGenerator();
//Generator 函数的调用,调用后并不执行,而是返回一个指向内容状态的指针对象(即遍历器对象Iterator Object)// Generator 函数是分段执行的,yield表达式是暂停执行的标记,而next方法可以恢复执行,hw.next()
// { value: 'hello', done: false } done为false表示遍历未结束hw.next()
// { value: 'world', done: false }hw.next()
// { value: 'ending', done: true } done为true表示遍历结束hw.next()
// { value: undefined, done: true } Generator 函数已经运行完毕,以后再调用next方法,返回的都是这个结果
6、async与await
ES2017提供了async
函数,使得异步操作变得更加方便。async
函数就是Generator
函数的语法糖。
async
函数就是将Generator
函数的星号(*
)替换成async
,将yield
替换成await
,仅此而已。
进一步说,async
函数完全可以看作多个异步操作,包装成的一个Promise
对象,而await
命令就是内部then
命令的语法糖。
async
函数返回一个 Promise
对象,可以使用then
方法添加回调函数。当函数执行的时候,一旦遇到await
就会先返回,等到异步操作完成,再接着执行函数体内后面的语句。
async function timeout(ms) {await new Promise((resolve) => {setTimeout(resolve, ms);});
}async function asyncPrint(value, ms) {await timeout(ms);console.log(value);
}asyncPrint('hello world', 50);
上面代码指定 50 毫秒以后,输出hello world
。
参考链接:
https://www.jianshu.com/p/de7aba994523
https://blog.csdn.net/qq_39343308/article/details/86262045
https://juejin.im/post/5c3d8956e51d4511dc72c200
https://juejin.im/post/5c6515e0518825266c3ef852?utm_source=gold_browser_extension
lue);
}
asyncPrint(‘hello world’, 50);
上面代码指定 50 毫秒以后,输出`hello world`。参考链接:https://www.jianshu.com/p/de7aba994523https://blog.csdn.net/qq_39343308/article/details/86262045https://juejin.im/post/5c3d8956e51d4511dc72c200https://juejin.im/post/5c6515e0518825266c3ef852?utm_source=gold_browser_extension[https://github.com/ZavierTang/zavier-notes/blob/master/JavaScript/%E5%90%8C%E6%AD%A5%E4%B8%8E%E5%BC%82%E6%AD%A5%E3%80%81%E4%BA%8B%E4%BB%B6%E5%BE%AA%E7%8E%AF%E4%B8%8E%E6%B6%88%E6%81%AF%E9%98%9F%E5%88%97%E3%80%81%E5%BE%AE%E4%BB%BB%E5%8A%A1%E4%B8%8E%E5%AE%8F%E4%BB%BB%E5%8A%A1.md](https://github.com/ZavierTang/zavier-notes/blob/master/JavaScript/同步与异步、事件循环与消息队列、微任务与宏任务.md)
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