Js单线程、浏览器Event Loop、Microtasks 、Macrotasks

Js为什么设计为单线程

Javascript作为浏览器脚本语言,主要用途是与用户互动,以及操作 DOM。如果 JavaScript 是多线程的方式来操作这些 UI DOM,则可能出现 UI 操作的冲突。假设存在两个线程同时操作一个 DOM,一个负责修改一个负责删除,那么这个时候就需要浏览器来裁决如何生效哪个线程的执行结果。当然可以为浏览器引入"锁"的机制来解决这些冲突,但这会大大提高复杂性,所以 JavaScript 从诞生开始就选择设计为单线程。

为什么有事件循环

js是单线程,所以几乎所有代码都在一个线程上执行,在某一时刻内只能执行特定的一个任务,并且会阻塞其它任务执行。浏览器的每个渲染进程都有一个主线程主线程 处理用户事件和页面绘制,它要运行一个页面中的所有 JavaScript 脚本,以及呈现布局,回流,和垃圾回收,要让这么多不同类型的任务在主线程中有条不紊地执行,就需要事件循环来统筹调度这些任务。

什么是事件循环

事件循环是一个无限循环,JavaScript 引擎等待任务,执行它们,然后休眠,等待更多任务, JavaScript 引擎大多数时候不执行任何操作,它仅在脚本、处理程序、事件激活时运行。

任务示例:

  • 当外部脚本<script src="...">加载时,任务就是执行它。
  • 当用户移动鼠标时,任务是调度mousemove事件并执行处理程序。
  • 当计划的时间到期时setTimeout,任务是运行其回调。
  • ...等等

如图,当引擎忙于执行任务时script,用户可能会移动鼠标产生任务mousemovesetTimeout等等,这些任务形成一个队列,队列中的任务按照"先到先服务"的原则进行处理。当引擎浏览器处理完 script后,它会处理mousemove事件,然后setTimeout处理处理程序。

除了宏任务,还有微任务,每个宏任务都有一个微任务队列,微任务完全来自用户的代码 ,比如 queueMicrotask(func),promise.then(func)。 在每个宏任务之后,引擎会立即执行微任务队列中的所有任务,然后再运行任何其他宏任务或渲染。 如果微任务中产生了新的微任务,新的微任务还是在当前的微任务队列中,所以如果在微任务中不停产生新的微任务,会阻塞页面!

宏任务:

  • script(整体代码)
  • setTimeout
  • setInterval
  • I/O 操作
  • UI交互事件
  • postMessage
  • MessageChannel
  • setImmediate(Node.js 环境)
  • ...

微任务:

  • Promise.then
  • queueMicrotask
  • Object.observe
  • MutaionObserver
  • process.nextTick(Node.js 环境)
  • ...

所有微任务都在任何其他事件处理或渲染或任何其他宏任务发生之前完成, 如果想在浏览器渲染更改或处理新的宏任务之前异步执行一个函数,就可以使用queueMicrotaskpromise.then将该函数变成一个微任务。

用户看到的页面卡顿就是因为,如果某项任务花费的时间太长,浏览器就无法执行其他任务,当引擎执行其他任务时,渲染必须等待。

事件循环中有几个队列

根据 WHATWG规范

An event loop has one or more task queues. A task queue is a set of tasks.

Per its source field, each task is defined as coming from a specific task source. For each event loop, every task source must be associated with a specific task queue.

一个 Event Loop 中,可以有一个或者多个任务队列(task queue),一个任务队列便是一系列有序任务(task)的集合,每个任务都有一个任务源(task source),源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列,从不同源来的则被添加到不同队列。比如鼠标事件的队列,IO完成消息队列,渲染任务队列,并且可以给这些任务队列排优先级。

但是浏览器的实现并没有完全按照规范来,具体浏览器实现了多少不同的任务队列,那得去看浏览器的源码,但是这些不同任务队列中的任务都是宏任务,可以看作一个宏任务队列和一个微任务队列

参考

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