本文我们将会介绍 JS 实现异步的原理,并且了解了在浏览器和 Node 中 Event Loop 其实是不相同的。
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我们经常说JS 是单线程执行的,指的是一个进程里只有一个主线程,那到底什么是线程?什么是进程?
官方的说法是:进程是 CPU资源分配的最小单位;线程是 CPU调度的最小单位。这两句话并不好理解,我们先来看张图:
以Chrome浏览器中为例,当你打开一个 Tab 页时,其实就是创建了一个进程,一个进程中可以有多个线程(下文会详细介绍),比如渲染线程、JS 引擎线程、HTTP 请求线程等等。当你发起一个请求时,其实就是创建了一个线程,当请求结束后,该线程可能就会被销毁。
简单来说浏览器内核是通过取得页面内容、整理信息(应用CSS)、计算和组合最终输出可视化的图像结果,通常也被称为渲染引擎。
浏览器内核是多线程,在内核控制下各线程相互配合以保持同步,一个浏览器通常由以下常驻线程组成:
比如 setTimeout定时器计数结束, ajax等异步请求成功并触发回调函数,或者用户触发点击事件时,该线程会将整装待发的事件依次加入到任务队列的队尾,等待 JS引擎线程的执行。
浏览器端事件循环中的异步队列有两种:macro(宏任务)队列和 micro(微任务)队列。宏任务队列可以有多个,微任务队列只有一个。
一个完整的 Event Loop 过程,可以概括为以下阶段:
一开始执行栈空,我们可以把执行栈认为是一个存储函数调用的栈结构,遵循先进后出的原则。micro 队列空,macro 队列里有且只有一个 script 脚本(整体代码)。
全局上下文(script 标签)被推入执行栈,同步代码执行。在执行的过程中,会判断是同步任务还是异步任务,通过对一些接口的调用,可以产生新的 macro-task 与 micro-task,它们会分别被推入各自的任务队列里。同步代码执行完了,script 脚本会被移出 macro 队列,这个过程本质上是队列的 macro-task 的执行和出队的过程。
上述过程循环往复,直到两个队列都清空
我们总结一下,每一次循环都是一个这样的过程:
当某个宏任务执行完后,会查看是否有微任务队列。如果有,先执行微任务队列中的所有任务,如果没有,会读取宏任务队列中排在最前的任务,执行宏任务的过程中,遇到微任务,依次加入微任务队列。栈空后,再次读取微任务队列里的任务,依次类推。
接下来我们看道例子来介绍上面流程:
Promise.resolve().then(()=>{
console.log(‘Promise1‘)
setTimeout(()=>{
console.log(‘setTimeout2‘)
},0)
})
setTimeout(()=>{
console.log(‘setTimeout1‘)
Promise.resolve().then(()=>{
console.log(‘Promise2‘)
})
},0)
最后输出结果是Promise1,setTimeout1,Promise2,setTimeout2
Node 中的 Event Loop 和浏览器中的是完全不相同的东西。Node.js采用V8作为js的解析引擎,而I/O处理方面使用了自己设计的libuv,libuv是一个基于事件驱动的跨平台抽象层,封装了不同操作系统一些底层特性,对外提供统一的API,事件循环机制也是它里面的实现(下文会详细介绍)。
Node.js的运行机制如下:
其中libuv引擎中的事件循环分为 6 个阶段,它们会按照顺序反复运行。每当进入某一个阶段的时候,都会从对应的回调队列中取出函数去执行。当队列为空或者执行的回调函数数量到达系统设定的阈值,就会进入下一阶段。
从上图中,大致看出node中的事件循环的顺序:
外部输入数据-->轮询阶段(poll)-->检查阶段(check)-->关闭事件回调阶段(close callback)-->定时器检测阶段(timer)-->I/O事件回调阶段(I/O callbacks)-->闲置阶段(idle, prepare)-->轮询阶段(按照该顺序反复运行)...
注意:上面六个阶段都不包括 process.nextTick()(下文会介绍)
接下去我们详细介绍timers
、poll
、check
这3个阶段,因为日常开发中的绝大部分异步任务都是在这3个阶段处理的。
timers 阶段会执行 setTimeout 和 setInterval 回调,并且是由 poll 阶段控制的。
同样,在 Node 中定时器指定的时间也不是准确时间,只能是尽快执行。
poll 是一个至关重要的阶段,这一阶段中,系统会做两件事情
1.回到 timer 阶段执行回调
2.执行 I/O 回调
并且在进入该阶段时如果没有设定了 timer 的话,会发生以下两件事情
当然设定了 timer 的话且 poll 队列为空,则会判断是否有 timer 超时,如果有的话会回到 timer 阶段执行回调。
setImmediate()的回调会被加入check队列中,从event loop的阶段图可以知道,check阶段的执行顺序在poll阶段之后。
我们先来看个例子:
console.log(‘start‘)
setTimeout(() => {
console.log(‘timer1‘)
Promise.resolve().then(function() {
console.log(‘promise1‘)
})
}, 0)
setTimeout(() => {
console.log(‘timer2‘)
Promise.resolve().then(function() {
console.log(‘promise2‘)
})
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
console.log(‘promise3‘)
})
console.log(‘end‘)
//start=>end=>promise3=>timer1=>timer2=>promise1=>promise2
Node端事件循环中的异步队列也是这两种:macro(宏任务)队列和 micro(微任务)队列。
二者非常相似,区别主要在于调用时机不同。
setTimeout(function timeout () {
console.log(‘timeout‘);
},0);
setImmediate(function immediate () {
console.log(‘immediate‘);
});
但当二者在异步i/o callback内部调用时,总是先执行setImmediate,再执行setTimeout
const fs = require(‘fs‘)
fs.readFile(__filename, () => {
setTimeout(() => {
console.log(‘timeout‘);
}, 0)
setImmediate(() => {
console.log(‘immediate‘)
})
})
// immediate
// timeout
在上述代码中,setImmediate 永远先执行。因为两个代码写在 IO 回调中,IO 回调是在 poll 阶段执行,当回调执行完毕后队列为空,发现存在 setImmediate 回调,所以就直接跳转到 check 阶段去执行回调了。
这个函数其实是独立于 Event Loop 之外的,它有一个自己的队列,当每个阶段完成后,如果存在 nextTick 队列,就会清空队列中的所有回调函数,并且优先于其他 microtask 执行。
setTimeout(() => {
console.log(‘timer1‘)
Promise.resolve().then(function() {
console.log(‘promise1‘)
})
}, 0)
process.nextTick(() => {
console.log(‘nextTick‘)
process.nextTick(() => {
console.log(‘nextTick‘)
process.nextTick(() => {
console.log(‘nextTick‘)
process.nextTick(() => {
console.log(‘nextTick‘)
})
})
})
})
// nextTick=>nextTick=>nextTick=>nextTick=>timer1=>promise1
浏览器环境下,microtask的任务队列是每个macrotask执行完之后执行。而在Node.js中,microtask会在事件循环的各个阶段之间执行,也就是一个阶段执行完毕,就会去执行microtask队列的任务。
接下我们通过一个例子来说明两者区别:
setTimeout(()=>{
console.log(‘timer1‘)
Promise.resolve().then(function() {
console.log(‘promise1‘)
})
}, 0)
setTimeout(()=>{
console.log(‘timer2‘)
Promise.resolve().then(function() {
console.log(‘promise2‘)
})
}, 0)
浏览器端运行结果:timer1=>promise1=>timer2=>promise2
浏览器端的处理过程如下:
Node端运行结果分两种情况:
timer1=>promise1=>timer2=>promise2
timer1=>promise1=>timer2=>promise2
timer1=>timer2=>promise1=>promise2
(下文过程解释基于这种情况下)1.全局脚本(main())执行,将2个timer依次放入timer队列,main()执行完毕,调用栈空闲,任务队列开始执行;
2.首先进入timers阶段,执行timer1的回调函数,打印timer1,并将promise1.then回调放入microtask队列,同样的步骤执行timer2,打印timer2;
3.至此,timer阶段执行结束,event loop进入下一个阶段之前,执行microtask队列的所有任务,依次打印promise1、promise2
Node端的处理过程如下:
浏览器和Node 环境下,microtask 任务队列的执行时机不同
文章于2019.1.16晚,对最后一个例子在node运行结果,重新修改!再次特别感谢zy445566和BuptStEve的精彩点评,由于node版本更新到11,Event Loop运行原理发生了变化,一旦执行一个阶段里的一个宏任务(setTimeout,setInterval和setImmediate)就立刻执行微任务队列,这点就跟浏览器端一致。
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浏览器与Node的事件循环(Event Loop)有何区别?
原文:https://www.cnblogs.com/llxz/p/10369203.html