深入理解JavaScript事件迴圈機制

前言

眾所周知，JavaScript 是一門單線程語言，雖然在 html5 中提出了 Web-Worker ，但這並未改變 JavaScript 是單線程這一核心。可看HTML規範中的這段話：

To coordinate events, user interaction, scripts, rendering, networking, and so forth, user agents must use event loops as described in this section. There are two kinds of event loops: those for browsing contexts, and those for workers.

為了協調事件、使用者互動、指令碼、UI 渲染和網路處理等行為，使用者引擎必須使用 event loops。Event Loop 包含兩類：一類是基於 Browsing Context ，一種是基於 Worker ，二者是獨立啟動並執行。 下面本文用一個例子，著重講解下基於 Browsing Context 的事件迴圈機制。

來看下面這段 JavaScript 代碼：

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');

先猜測一下這段代碼的輸出順序是什麼，再去瀏覽器控制台輸入一下，看看實際輸出的順序和你猜測出的順序是否一致，如果一致，那就說明，你對 JavaScript 的事件迴圈機制還是有一定瞭解的，繼續往下看可以鞏固下你的知識；而如果實際輸出的順序和你的猜測不一致，那麼本文下面的部分會為你答疑解惑。

任務隊列

所有的任務可以分為同步任務和非同步任務，同步任務，顧名思義，就是立即執行的任務，同步任務一般會直接進入到主線程中執行；而非同步任務，就是非同步執行的任務，比如ajax網路請求，setTimeout 定時函數等都屬於非同步任務，非同步任務會通過任務隊列( Event Queue )的機制來進行協調。具體的可以用下面的圖來大致說明一下：

同步和非同步任務分別進入不同的執行環境，同步的進入主線程，即主執行棧，非同步進入 Event Queue 。主線程內的任務執行完畢為空白，會去 Event Queue 讀取對應的任務，推入主線程執行。 上述過程的不斷重複就是我們說的 Event Loop (事件迴圈)。

在事件迴圈中，每進行一次迴圈操作稱為tick，通過閱讀規範可知，每一次 tick 的任務處理模型是比較複雜的，其關鍵的步驟可以總結如下：

1. 在此次 tick 中選擇最先進入隊列的任務( oldest task )，如果有則執行(一次)
2. 檢查是否存在 Microtasks ，如果存在則不停地執行，直至清空Microtask Queue
3. 更新 render
4. 主線程重複執行上述步驟

可以用一張圖來說明下流程：

這裡相信有人會想問，什麼是 microtasks ?規範中規定，task分為兩大類, 分別是 Macro Task （宏任務）和 Micro Task（微任務）, 並且每個宏任務結束後, 都要清空所有的微任務,這裡的 Macro Task也是我們常說的 task ，有些文章並沒有對其做區分，後面文章中所提及的task皆看做宏任務( macro task)。

(macro)task 主要包含：script( 整體代碼)、setTimeout、setInterval、I/O、UI 互動事件、setImmediate(Node.js 環境)

microtask主要包含：Promise、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 環境)

setTimeout/Promise 等API便是任務源，而進入任務隊列的是由他們指定的具體執行任務。來自不同任務源的任務會進入到不同的任務隊列。其中 setTimeout 與 setInterval 是同源的。

分析範例程式碼

千言萬語，不如就著例子講來的清楚。下面我們可以按照規範，一步步執行解析下上面的例子，先貼一下例子代碼（免得你往上翻）。

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');

1. 整體 script 作為第一個宏任務進入主線程，遇到 console.log，輸出 script start
2. 遇到 setTimeout，其回呼函數被分發到宏任務 Event Queue 中
3. 遇到 Promise，其 then函數被分到到微任務 Event Queue 中,記為 then1，之後又遇到了 then 函數，將其分到微任務 Event Queue 中，記為 then2
4. 遇到 console.log，輸出 script end

至此，Event Queue 中存在三個任務，如下表：

宏任務	微任務
setTimeout	then1
-	then2

1. 執行微任務，首先執行then1，輸出 promise1, 然後執行 then2，輸出 promise2，這樣就清空了所有微任務
2. 執行 setTimeout 任務，輸出 setTimeout 至此，輸出的順序是：script start, script end, promise1, promise2, setTimeout

so，你猜對了嗎？

看看你掌握了沒

再來一個題目，來做個練習：

console.log('script start');setTimeout(function() {  console.log('timeout1');}, 10);new Promise(resolve => {    console.log('promise1');    resolve();    setTimeout(() => console.log('timeout2'), 10);}).then(function() {    console.log('then1')})console.log('script end');

這個題目就稍微有點複雜了，我們再分析下：

首先，事件迴圈從宏任務 (macrotask) 隊列開始，最初始，宏任務隊列中，只有一個 scrip t(整體代碼)任務；當遇到任務源 (task source) 時，則會先分發任務到對應的任務隊列中去。所以，就和上面例子類似，首先遇到了console.log，輸出 script start； 接著往下走，遇到 setTimeout 任務源，將其分發到任務隊列中去，記為 timeout1； 接著遇到 promise，new promise 中的代碼立即執行，輸出 promise1, 然後執行 resolve ,遇到 setTimeout ,將其分發到任務隊列中去，記為 timemout2, 將其 then 分發到微任務隊列中去，記為 then1； 接著遇到 console.log 代碼，直接輸出 script end 接著檢查微任務隊列，發現有個 then1 微任務，執行，輸出then1 再檢查微任務隊列，發現已經清空，則開始檢查宏任務隊列，執行 timeout1,輸出 timeout1； 接著執行 timeout2，輸出 timeout2 至此，所有的都隊列都已清空，執行完畢。其輸出的順序依次是：script start, promise1, script end, then1, timeout1, timeout2

用流程圖看更清晰：

總結

有個小 tip：從規範來看，microtask 優先於 task 執行，所以如果有需要優先執行的邏輯，放入microtask 隊列會比 task 更早的被執行。

最後的最後，記住，JavaScript 是一門單線程語言，非同步作業都是放到事件迴圈隊列裡面，等待主執行棧來執行的，並沒有專門的非同步執行線程。。

參考文獻

這一次，徹底弄懂 JavaScript 執行機制 Tasks, microtasks, queues and schedules 從一道題淺說 JavaScript 的事件迴圈