Event Loop

一、前言

Event Loop即事件循环，是指浏览器或Node的一种解决javaScript单线程运行时不会阻塞的一种机制，也就是我们经常使用异步的原理。

为啥要弄懂Event Loop?

• 了解JavaScript的运行机制。
• 现在在前端领域各种技术层出不穷，掌握底层原理，可以让自己以不变，应万变

二、栈、队列

2.1 栈（Stack）

栈在计算机科学中是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。 栈是一种数据结构，它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。 栈是只能在某一端插入和删除的特殊线性表。

2.2 队列（Queue）

在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）

三、分类

在JavaScript中，任务被分为两种，一种宏任务（MacroTask）也叫Task，一种叫微任务（MicroTask）。

3.1 MacroTask（宏任务）

• script全部代码、setTimeout、setInterval、setImmediate（浏览器暂时不支持，只有IE10支持，具体可见MDN）、I/O、UI Rendering。

3.2 MicroTask（微任务）

• Process.nextTick（Node独有）、Promise、Object.observe(废弃)

三、浏览器中Event Loop

Javascript 有一个 main thread 主线程和 call-stack 调用栈(执行栈)，所有的任务都会被放到调用栈等待主线程执行。

3.1 JS调用栈

JS调用栈采用的是后进先出的规则，当函数执行的时候，会被添加到栈的顶部，当执行栈执行完成后，就会从栈顶移出，直到栈内被清空。

3.2 同步任务和异步任务

Javascript单线程任务被分为同步任务和异步任务，同步任务会在调用栈中按照顺序等待主线程依次执行，异步任务会在异步任务有了结果后，将注册的回调函数放入任务队列中等待主线程空闲的时候（调用栈被清空），被读取到栈内等待主线程的执行。

事件循环的进程模型

• 选择当前要执行的任务队列，选择任务队列中最先进入的任务，如果任务队列为空即null，则执行跳转到微任务（MicroTask）的执行步骤。
• 将事件循环中的任务设置为已选择任务。
• 执行任务。
• 将事件循环中当前运行任务设置为null。
• 将已经运行完成的任务从任务队列中删除。
• microtasks步骤：进入microtask检查点。
• 更新界面渲染。
• 返回第一步。

执行进入microtask检查点时，用户代理会执行以下步骤：

• 设置microtask检查点标志为true。
• 当事件循环microtask执行不为空时：选择一个最先进入的microtask队列的microtask，将事件循环的microtask设置为已选择的microtask，运行microtask，将已经执行完成的microtask为null，移出microtask中的microtask。
• 设置进入microtask检查点的标志为false。

执行栈在执行完同步任务后，查看执行栈是否为空，如果执行栈为空，就会去检查微任务(microTask)队列是否为空，如果为空的话，就执行Task（宏任务），否则就一次性执行完所有微任务。 每次单个宏任务执行完毕后，检查微任务(microTask)队列是否为空，如果不为空的话，会按照先入先出的规则全部执行完微任务(microTask)后，设置微任务(microTask)队列为null，然后再执行宏任务，如此循环。

四、example

console.log('script start');

setTimeout(function() {
  console.log('setTimeout');
}, 0);

Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise1');
}).then(function() {
  console.log('promise2');
});
console.log('script end');

4.1 第一次执行：

Tasks：run script、 setTimeout callback

Microtasks：Promise then    

JS stack: script    
Log: script start、script end。

执行同步代码，将宏任务（Tasks）和微任务(Microtasks)划分到各自队列中。

4.2 第二次执行：

Tasks：run script、 setTimeout callback

Microtasks：Promise2 then    

JS stack: Promise2 callback    
Log: script start、script end、promise1、promise2

执行宏任务后，检测到微任务(Microtasks)队列中不为空，执行Promise1，执行完成Promise1后，调用Promise2.then，放入微任务(Microtasks)队列中，再执行Promise2.then。

4.3 第三次执行：

Tasks：setTimeout callback

Microtasks：    

JS stack: setTimeout callback
Log: script start、script end、promise1、promise2、setTimeout

当微任务(Microtasks)队列中为空时，执行宏任务（Tasks），执行setTimeout callback，打印日志。

4.4 第四次执行：

Tasks：setTimeout callback

Microtasks：    

JS stack: 
Log: script start、script end、promise1、promise2、setTimeout

清空Tasks队列和JS stack。

以上执行帧动画可以查看Tasks, microtasks, queues and schedules

五、example2

console.log('script start')

async function async1() {
  await async2()
  console.log('async1 end')
}
async function async2() {
  console.log('async2 end') 
}
async1()

setTimeout(function() {
  console.log('setTimeout')
}, 0)

new Promise(resolve => {
  console.log('Promise')
  resolve()
})
  .then(function() {
    console.log('promise1')
  })
  .then(function() {
    console.log('promise2')
  })

console.log('script end')

这里需要先理解async/await。

async/await 在底层转换成了 promise 和 then 回调函数。 也就是说，这是 promise 的语法糖。 每次我们使用 await, 解释器都创建一个 promise 对象，然后把剩下的 async 函数中的操作放到 then 回调函数中。 async/await 的实现，离不开 Promise。从字面意思来理解，async 是“异步”的简写，而 await 是 async wait 的简写可以认为是等待异步方法执行完成。

关于73以下版本和73版本的区别

• 在老版本版本以下，先执行promise1和promise2，再执行async1。
• 在73版本，先执行async1再执行promise1和promise2。

73版本

• 首先，打印script start，调用async1()时，返回一个Promise，所以打印出来async2 end。
• 每个 await，会新产生一个promise,但这个过程本身是异步的，所以该await后面不会立即调用。
• 继续执行同步代码，打印Promise和script end，将then函数放入微任务队列中等待执行。
• 同步执行完成之后，检查微任务队列是否为null，然后按照先入先出规则，依次执行。
• 再回到await的位置执行返回的 Promise 的 resolve 函数，这又会把 resolve 丢到微任务队列中，打印async1 end
• 然后先执行打印promise1,此时then的回调函数返回undefinde，此时又有then的链式调用，又放入微任务队列中，再次打印promise2。
• 当微任务队列为空时，执行宏任务,打印setTimeout。

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