JavaScript——事件循环机制

前言

主要内容为node和浏览器

http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/#setimmediate-vs-settimeout

内容

一、为什么会有Event Loop

JavaScript的任务分为两种同步和异步，它们的处理方式也各自不同，同步任务是直接放在主线程上排队依次执行，异步任务会放在任务队列中，若有多个异步任务则需要在任务队列中排队等待，任务队列类似于缓冲区，任务下一步会被移到调用栈然后主线程执行调用栈的任务。

调用栈：调用栈是一个栈结构，函数调用会形成一个栈帧，帧中包含了当前执行函数的参数和局部变量等上下文信息，函数执行完后，它的执行上下文会从栈中弹出。

JavaScript是单线程的，单线程是指 js引擎中解析和执行js代码的线程只有一个（主线程），每次只能做一件事情，然而ajax请求中，主线程在等待响应的过程中回去做其他事情，浏览器先在事件表注册ajax的回调函数，响应回来后回调函数被添加到任务队列中等待执行，不会造成线程阻塞，所以说js处理ajax请求的方式是异步的。

综上所述，检查调用栈是否为空以及讲某个任务添加到调用栈中的个过程就是event loop，这就是JavaScript实现异步的核心。

二、浏览器中的 Event Loop

2.1 Micro-Task 与 Macro-Task

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。

常见的 macro-task：setTimeout、setInterval、script（整体代码）、 I/O 操作、UI 渲染等。

常见的 micro-task: new Promise().then(回调)、MutationObserve 等。

2.1 requestAnimationFrame

requestAnimationFrame也属于异步执行的方法，但该方法既不属于宏任务，也不属于微任务。按照MDN中的定义：

window.requestAnimationFrame() 告诉浏览器——你希望执行一个动画，并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。该方法需要传入一个回调函数作为参数，该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行

requestAnimationFrame 是GUI渲染之前执行，但在Micro-Task之后，不过requestAnimationFrame 不一定会在当前帧必须执行，由浏览器根据当前的策略自行决定在哪一帧执行。

2.2 event loop过程

1. 检查macrotask队列是否为空，非空则到2，为空则到3
2. 执行macrotask中的一个任务
3. 继续检查microtask队列是否为空，若有则到4，否则到5
4. 取出microtask中的任务执行，执行完成返回到步骤3
5. 执行视图更新

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。

三、node中的 Event Loop

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

根据上图node的运行机制如下

1. V8引擎解析JavaScript脚本。
2. 解析后的代码，调用Node API。
3. libuv库负责Node API的执行。它将不同的任务分配给不同的线程，形成一个Event Loop（事件循环），以异步的方式将任务的执行结果返回给V8引擎。
4. V8引擎再将结果返回给用户。

3.1 六大阶段

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。

┌───────────────────────────┐
┌─>│           timers          │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │     pending callbacks     │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │       idle, prepare       │
│  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   │
│  │           poll            │<─────┤  connections, │
│  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘
│  │           check           │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
└──┤      close callbacks      │
   └───────────────────────────┘

1. timers 阶段：这个阶段执行timer（setTimeout、setInterval）的回调，并且是由 poll 阶段控制的。
2. pending callbacks 阶段：处理一些上一轮循环中的少数未执行的 I/O 回调
3. idle, prepare 阶段：仅node内部使用
4. poll 阶段：获取新的I/O事件, 适当的条件下node将阻塞在这里
5. check 阶段：执行 setImmediate() 的回调
6. close callbacks 阶段：执行 socket 的 close 事件回调

3.2 NodeJs中宏队列主要有4个

1. Timers Queue
2. pending callbacks Queue
3. Check Queue
4. Close Callbacks Queue

这4个都属于宏队列，但是在浏览器中，可以认为只有一个宏队列，所有的macrotask都会被加到这一个宏队列中，但是在NodeJS中，不同的macrotask会被放置在不同的宏队列中。

3.3 NodeJS中微队列主要有2个

1. Next Tick Queue：是放置process.nextTick(callback)的回调任务的
2. Other Micro Queue：放置其他microtask，比如Promise等

在浏览器中，也可以认为只有一个微队列，所有的microtask都会被加到这一个微队列中，但是在NodeJS中，不同的microtask会被放置在不同的微队列中。

3.4 Node.js中的EventLoop过程

1. 执行全局Script的同步代码
2. 执行microtask微任务，先执行所有Next Tick Queue中的所有任务，再执行Other Microtask Queue中的所有任务
3. 开始执行macrotask宏任务，共6个阶段，从第1个阶段开始执行相应每一个阶段macrotask中的所有任务，注意，这里是所有每个阶段宏任务队列的所有任务，在浏览器的Event Loop中是只取宏队列的第一个任务出来执行，每一个阶段的macrotask任务执行完毕后，开始执行微任务，也就是步骤2
4. Timers Queue -> 步骤2 -> pending callbacks Queue -> 步骤2 -> Check Queue -> 步骤2 -> Close Callback Queue -> 步骤2 -> Timers Queue ......
5. 这就是Node的Event Loop

3.5 Node 11.x新变化

现在node11在timer阶段的setTimeout,setInterval...和在check阶段的immediate都在node11里面都修改为一旦执行一个阶段里的一个任务就立刻执行微任务队列。为了和浏览器更加趋同.