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事件循環(huán):微任務(wù)和宏任務(wù)

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瀏覽器中 JavaScript 的執(zhí)行流程和 Node.js 中的流程都是基于 事件循環(huán) 的。
理解事件循環(huán)的工作方式對(duì)于代碼優(yōu)化很重要,有時(shí)對(duì)于正確的架構(gòu)也很重要。
在本章中,我們首先介紹有關(guān)事件循環(huán)工作方式的理論細(xì)節(jié),然后介紹該知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。
事件循環(huán)
事件循環(huán) 的概念非常簡(jiǎn)單。它是一個(gè)在 JavaScript 引擎等待任務(wù),執(zhí)行任務(wù)和進(jìn)入休眠狀態(tài)等待更多任務(wù)這幾個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的無(wú)限循環(huán)。
引擎的一般算法:
1.當(dāng)有任務(wù)時(shí):
- 從最先進(jìn)入的任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行。
2.休眠直到出現(xiàn)任務(wù),然后轉(zhuǎn)到第 1 步。
當(dāng)我們?yōu)g覽一個(gè)網(wǎng)頁(yè)時(shí)就是上述這種形式。JavaScript 引擎大多數(shù)時(shí)候不執(zhí)行任何操作,它僅在腳本/處理程序/事件激活時(shí)執(zhí)行。
任務(wù)示例:
- 當(dāng)外部腳本
……但是我們也可能想在任務(wù)執(zhí)行期間展示一些東西,例如進(jìn)度條。
如果我們使用 setTimeout 將繁重的任務(wù)拆分成幾部分,那么變化就會(huì)被在它們之間繪制出來(lái)。
這看起來(lái)更好看:
現(xiàn)在 div 顯示了 i 的值的增長(zhǎng),這就是進(jìn)度條的一種。
用例 3:在事件之后做一些事情
在事件處理程序中,我們可能會(huì)決定推遲某些行為,直到事件冒泡并在所有級(jí)別上得到處理后。我們可以通過(guò)將該代碼包裝到零延遲的 setTimeout 中來(lái)做到這一點(diǎn)。
在 創(chuàng)建自定義事件[1] 一章中,我們看到過(guò)這樣一個(gè)例子:自定義事件 menu-open 被在 setTimeout 中分派(dispatched),所以它在 click 事件被處理完成之后發(fā)生。
- menu.onclick = function() {
- // ...
- // 創(chuàng)建一個(gè)具有被點(diǎn)擊的菜單項(xiàng)的數(shù)據(jù)的自定義事件
- let customEvent = new CustomEvent("menu-open", {
- bubbles: true
- });
- // 異步分派(dispatch)自定義事件
- setTimeout(() => menu.dispatchEvent(customEvent));
- };
宏任務(wù)和微任務(wù)
除了本章中所講的 宏任務(wù)(macrotask) 外,還有在 微任務(wù)隊(duì)列[2] 一章中提到的 微任務(wù)(microtask)。
微任務(wù)僅來(lái)自于我們的代碼。它們通常是由 promise 創(chuàng)建的:對(duì) .then/catch/finally 處理程序的執(zhí)行會(huì)成為微任務(wù)。微任務(wù)也被用于 await 的“幕后”,因?yàn)樗?promise 處理的另一種形式。
還有一個(gè)特殊的函數(shù) queueMicrotask(func),它對(duì) func 進(jìn)行排隊(duì),以在微任務(wù)隊(duì)列中執(zhí)行。
每個(gè)宏任務(wù)之后,引擎會(huì)立即執(zhí)行微任務(wù)隊(duì)列中的所有任務(wù),然后再執(zhí)行其他的宏任務(wù),或渲染,或進(jìn)行其他任何操作。
例如,看看下面這個(gè)示例:
- setTimeout(() => alert("timeout"));
- Promise.resolve()
- .then(() => alert("promise"));
- alert("code");
這里的執(zhí)行順序是怎樣的?
- code 首先顯示,因?yàn)樗浅R?guī)的同步調(diào)用。
- promise 第二個(gè)出現(xiàn),因?yàn)?then 會(huì)通過(guò)微任務(wù)隊(duì)列,并在當(dāng)前代碼之后執(zhí)行。
- timeout 最后顯示,因?yàn)樗且粋€(gè)宏任務(wù)。
更詳細(xì)的事件循環(huán)圖示如下(順序是從上到下,即:首先是腳本,然后是微任務(wù),渲染等):
微任務(wù)會(huì)在執(zhí)行任何其他事件處理,或渲染,或執(zhí)行任何其他宏任務(wù)之前完成。
這很重要,因?yàn)樗_保了微任務(wù)之間的應(yīng)用程序環(huán)境基本相同(沒(méi)有鼠標(biāo)坐標(biāo)更改,沒(méi)有新的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等)。
如果我們想要異步執(zhí)行(在當(dāng)前代碼之后)一個(gè)函數(shù),但是要在更改被渲染或新事件被處理之前執(zhí)行,那么我們可以使用 queueMicrotask 來(lái)對(duì)其進(jìn)行安排(schedule)。
這是一個(gè)與前面那個(gè)例子類(lèi)似的,帶有“計(jì)數(shù)進(jìn)度條”的示例,但是它使用了 queueMicrotask而不是 setTimeout。你可以看到它在最后才渲染。就像寫(xiě)的是同步代碼一樣:
總結(jié)
更詳細(xì)的事件循環(huán)算法(盡管與 規(guī)范[3] 相比仍然是簡(jiǎn)化過(guò)的):
1.從 宏任務(wù) 隊(duì)列(例如 "script")中出隊(duì)(dequeue)并執(zhí)行最早的任務(wù)。
2.執(zhí)行所有 微任務(wù):
- 出隊(duì)(dequeue)并執(zhí)行最早的微任務(wù)。
- 當(dāng)微任務(wù)隊(duì)列非空時(shí):
3.執(zhí)行渲染,如果有。
4.如果宏任務(wù)隊(duì)列為空,則休眠直到出現(xiàn)宏任務(wù)。
5.轉(zhuǎn)到步驟 1。
安排(schedule)一個(gè)新的 宏任務(wù):
- 使用零延遲的 setTimeout(f)。
它可被用于將繁重的計(jì)算任務(wù)拆分成多個(gè)部分,以使瀏覽器能夠?qū)τ脩羰录鞒龇磻?yīng),并在任務(wù)的各部分之間顯示任務(wù)進(jìn)度。
此外,也被用于在事件處理程序中,將一個(gè)行為(action)安排(schedule)在事件被完全處理(冒泡完成)后。
安排一個(gè)新的 微任務(wù):
- 使用 queueMicrotask(f)。
- promise 處理程序也會(huì)通過(guò)微任務(wù)隊(duì)列。
在微任務(wù)之間沒(méi)有 UI 或網(wǎng)絡(luò)事件的處理:它們一個(gè)立即接一個(gè)地執(zhí)行。
所以,我們可以使用 queueMicrotask 來(lái)在保持環(huán)境狀態(tài)一致的情況下,異步地執(zhí)行一個(gè)函數(shù)。
Web Workers:
對(duì)于不應(yīng)該阻塞事件循環(huán)的耗時(shí)長(zhǎng)的繁重計(jì)算任務(wù),我們可以使用 Web Workers[4]。
這是在另一個(gè)并行線程中運(yùn)行代碼的方式。
Web Workers 可以與主線程交換消息,但是它們具有自己的變量和事件循環(huán)。
Web Workers 沒(méi)有訪問(wèn) DOM 的權(quán)限,因此,它們對(duì)于同時(shí)使用多個(gè) CPU 內(nèi)核的計(jì)算非常有用。
參考資料
[1]創(chuàng)建自定義事件: https://zh.javascript.info/dispatch-events
[2]微任務(wù)隊(duì)列: https://zh.javascript.info/microtask-queue
[3]規(guī)范: https://html.spec.whatwg.org/multipage/webappapis.html#event-loop-processing-model
[4]Web Workers: https://html.spec.whatwg.org/multipage/workers.html
[5]React 官方文檔推薦,與 MDN 并列的 JavaScript 學(xué)習(xí)教程: https://zh-hans.reactjs.org/docs/getting-started.html#javascript-resources
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