在 JavaScript 中,宏任务(MacroTask)和微任务(MicroTask)是实现异步编程的两个关键概念。本文将深入介绍这两个概念,解释它们的工作原理以及在实际开发中的应用。
1. 异步编程简介
在 JavaScript 中,由于单线程执行的特性,当执行到某个任务时,如果该任务需要等待一些操作(例如定时器、网络请求、事件监听等)完成,传统的同步执行方式会导致阻塞,用户界面无响应。因此,JavaScript 引入了异步编程的概念,允许某些任务在后台执行,不阻塞主线程。
2. 宏任务(MacroTask)
宏任务是由 JavaScript 引擎提供的任务队列中的一个个任务单元。每个宏任务都代表一个独立的、完整的执行单元。在宏任务队列中,任务按照顺序排列,每个任务之间互不干扰。典型的宏任务包括:
- script(整体代码)
- setTimeout
- setInterval
- I/O 操作
- UI 渲染
宏任务的执行过程是先执行当前执行栈中的同步代码,然后从宏任务队列中取出一个任务执行,直到宏任务队列为空。
javascript
console.log('Start');
setTimeout(function() {
console.log('Timeout');
}, 0);
console.log('End');
上述代码中,setTimeout
的回调函数被放入宏任务队列,在主线程执行栈中的同步任务执行完毕后,才会执行宏任务队列中的任务。
3. 微任务(MicroTask)
微任务是相对于宏任务而言的,它的执行时机是在宏任务执行结束后、下一个宏任务开始前。微任务队列中的任务会在当前宏任务执行完毕后立即执行。典型的微任务包括:
- Promise 的
then
方法 - MutationObserver
- process.nextTick(Node.js 环境)
javascript
console.log('Start');
Promise.resolve().then(function() {
console.log('Promise');
});
console.log('End');
在上述代码中,Promise
的 then
方法注册的回调函数是一个微任务,它会在当前宏任务执行结束后立即执行。
4. 执行顺序与例子
宏任务和微任务的执行顺序是有规律的:
- 当前执行栈执行完毕后,会立即检查微任务队列,如果有微任务,就按照先进先出的顺序依次执行。
- 微任务执行完毕后,如果有新的微任务加入,会继续执行,直到微任务队列为空。
- 然后,JavaScript 引擎会去宏任务队列中取出一个任务执行,执行完毕后重复步骤 1。
下面是一个例子:
javascript
console.log('Start');
setTimeout(function() {
console.log('Timeout');
}, 0);
Promise.resolve().then(function() {
console.log('Promise');
});
console.log('End');
输出结果:
sql
Start
End
Promise
Timeout
首先,同步代码执行,打印 Start
和 End
。然后,setTimeout
的回调和 Promise
的 then
回调都被放入对应的任务队列。微任务队列中的任务先执行,输出 Promise
,然后宏任务队列中的任务执行,输出 Timeout
。
5. 应用场景
5.1 宏任务的应用
- 定时器: 使用
setTimeout
和setInterval
可以创建宏任务,实现定时执行任务的效果。
javascript
setTimeout(function() {
console.log('Delayed task');
}, 1000);
- I/O 操作: 从服务器获取数据、读写文件等操作都是宏任务。
5.2 微任务的应用
- Promise: Promise 的
then
方法产生的回调是微任务,可以在异步操作完成后执行。
javascript
Promise.resolve().then(function() {
console.log('Promise task');
});
- MutationObserver: 监听 DOM 变化的回调是微任务。
javascript
var observer = new MutationObserver(function() {
console.log('DOM changed');
});
observer.observe(document.body, { attributes: true });
document.body.setAttribute('class', 'new-class');
6. 总结
宏任务和微任务是 JavaScript 中实现异步编程的两个重要概念。了解它们的执行时机和应用场景有助于更好地理解 JavaScript 的事件循环机制,提高异步编程的效率。在实际应用中,宏任务和微任务的合理使用能够优化代码执行顺序,提升用户体验。