JS运行机制

ClyingDeng

发布于 2022-11-29 16:45:03

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发布于 2022-11-29 16:45:03

文章被收录于专栏：今天你敲代码了吗

本文阐述了浏览器端和node端的js运行机制执行的过程，还进行了两者的运行机制比较，以及同步任务和异步任务的说明，两种异步任务的必要性，以及各自有哪些回调，部分回调的优先级。

JS运行机制复述

首先js执行，会有一个函数执行栈（stack），一个任务队列（task queue），一个微任务队列（microtask queue），事件循环（event loop）。

主线程：函数执行栈用来存放同步任务，按照后进先出的顺序执行；
在任务队列中，存放的是宏任务。
当函数执行栈为空时，会启动事件循环机制，将任务队列放到执行栈中执行。在此之前，每从任务队列中取一个任务时，如果微任务队列中存在任务，就先把微任务执行完成，在执行任务队列中的任务。
依次循环，直到任务队列、微任务队列、函数执行栈均为空。

附：

「同步任务」：在主线程上执行的任务，只有前一个任务执行完成后才能执行下一个任务。 「异步任务」：不进入主线程执行，而是进入到任务队列（task queue）中执行。

Node.js中的事件循环

上段讲的是浏览器端的事件轮询，而node是多线程机制，由libuv库负责Node API的执行，将它分配给不同的线程，形成一个事件循环。

node中事件循环（event loop）大致分为六个部分。

timer定时器：执行setTimeout以及setInterval的回调。
I/O回调：处理网络、流、tcp错误等回调
idle空转和prepare阶段：node内部使用
poll轮询：执行poll中的I/O队列，检查定时器是否到时
check检查：存放setImmediate回调
close回调：关闭的回调

主要的是timer定时器、poll轮询、check 检查三大部分。在此我们只做了解。

事件循环过程：

执行全局Script的同步代码。
执行完同步代码调用栈清空后，执行微任务。「先执行NextTick队列」（NextTick Queue）中的所有任务，再执行其他微任务队列中的所有任务。
开始执行宏任务，上面6个阶段。从第1个阶段开始，执行相应每一个阶段的「宏任务队列中所有任务」。（每个阶段的宏任务队列执行完毕后，开始执行微任务），然后在开始下一阶段的宏任务，依次构成事件循环。
timers Queue -> 执行微任务 -> I/O Queue -> 执行微任务 -> Check Queue 执行微任务 -> Close Callback Queue -> 执行微任务 ...

浏览器和Node端事件循环的差别

两者的运行机制完全不同，实现机制也不同。
node.js可以理解成4个宏任务队列（timer、I/O、check、close）和2个微任务队列。但是执行宏任务时有6个阶段。
node.js在开始宏任务6个阶段时，每个阶段都将该宏任务队列中所有任务都取出来执行，每个阶段的宏任务执行完毕后，开始执行微任务。但是浏览器中的事件循环，是只取一个宏任务执行，然后看微任务队列是否存在，存在执行微任务，然后再取一个宏任务，构成循环。

JS异步任务

js的异步任务分为两种：宏任务、微任务。一个宏任务里面可以拥有多个微任务，在执行js代码块的时候才会去执行内部的微任务。

宏任务

macrotask，也叫tasks。一些异步任务的回调会依次进入宏任务队列，等待后续背调用。

宏任务包括：

setTimeout/setInterval
setImmediate（Node独有）
requestAnimationFrame（浏览器独有）
I/O
UI rendering（浏览器独有）

注意： 1、setTimeout延迟时间为0，与requestAnimationFrame比较：「requestAnimationFrame优先级大于setTimeout」。

2、setTimeout延迟时间为0，与setImmediate比较：「不确定」。

setTimeout(() => console.log('setTimeout'), 0)
setImmediate(()=>{
  console.log('setImmediate');
})

解释： timer前的准备时间超过1ms，（loop到timer的时间大于1ms），则执行timer阶段（setTimeout）的回调函数。 timer前的准备时间小于1ms，则先执行check阶段（setTimeout）的回调函数，下次事件循环，再执行timer阶段的回调函数。

如果想要setImmediate先执行，可以使用fs文件包裹，确保在I/O回调阶段执行。这样时间循环，会先执行chack阶段，之后再执行timer阶段。

node版本中的setTimeout

setTimeout(() => {
  console.log(1)
})
setTimeout(() => {
  console.log(2)
  Promise.resolve().then(function () {
    console.log('promise')
  })
})
setTimeout(() => {
  console.log(3)
})

node11以后的版本与浏览器端运行结果一致：1 2 promise 3。
node11之前的版本，执行结果为：1 2 3 promise。它会先进入timer阶段，执行第一个setTimeout并打印。再执行第二个setTimeout并打印，并将Promise放入微任务队列中。然后执行第三个setTimeout并打印。事件循环在执行下一阶段时，先执行微任务队列，打印promise。

微任务

microtask，也叫jobs。除宏任务外的一些异步回调会依次进入微任务队列，等待后续被调用。微任务包括：

process.nextTick（Node独有）
Promise.then()
Object.observe
MutationObserve

注意： process.nextTick优先级高于Promise.then()。

两种异步任务的必要性

在异步任务队列中，遵循先进先出的原则。此时，在众多异步任务中，如果存在优先级较高的任务需要优先执行，那么只有一个异步任务队列是无法满足的，此时就需要引入微任务队列，将优先级较高的任务放到微任务队列中。如果微任务队列非空，则执行微任务队列，否则执行宏任务队列。如果只有一种异步任务，那么优先级高的异步任务无法优先执行。