了解Event Loop

2024-05-02 17:32
文章标签 了解 loop event

本文主要是介绍了解Event Loop,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Node的事件队列(Event Loop)

javaScript单线程

JavaScript的主要用途是与用户互动,以及操作DOM。这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。比如,假定JavaScript同时有两个线程,一个线程在某个DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?

为了避免复杂性,从一诞生,JavaScript就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,将来也不会改变。

为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制,且不得操作DOM。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。

任务队列

单线程就意味着,所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。

JavaScript语言的设计者意识到,这时主线程完全可以不管IO设备,挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果,再回过头,把挂起的任务继续执行下去。

任务分为两种:
1、同步任务:在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务
2、异步任务:不进入主线程、而进入”任务队列”(task queue)的任务。只有”任务队列”通知主线程,某个异步任务可以执行了,该任务才会进入主线程执行。

异步执行运行机制:

(1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈
(2)主线程之外,还存在一个“任务队列”。只要异步任务有了运行结果,就在“任务队列”中放置一个事件
(3)一旦“执行栈”中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取“任务队列”,看看里面有哪些事件。那些对应异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行
(4)主线程不断重复上面的第三步

任务队列示意图
只要主线程空了,就会去读取”任务队列”,这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。

事件和回调函数

“任务队列”是一个事件的队列(也可以理解成消息的队列),IO设备完成一项任务,就在”任务队列”中添加一个事件,表示相关的异步任务可以进入”执行栈”了。主线程读取”任务队列”,就是读取里面有哪些事件。

“任务队列”中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等)。只要指定过回调函数,这些事件发生时就会进入”任务队列”,等待主线程读取。

所谓”回调函数”(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。

“任务队列”是一个先进先出的数据结构,排在前面的事件,优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的,只要执行栈一清空,”任务队列”上第一位的事件就自动进入主线程。但是,由于存在后文提到的”定时器”功能,主线程首先要检查一下执行时间,某些事件只有到了规定的时间,才能返回主线程。

Event Loop


主线程从”任务队列”中读取事件,这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)。

Event Loop

主线程运行时产生堆和栈
栈中的代码调用各种外部的API,他们在“任务队列”中加入各种事件(click,load,done)。只要栈中的代码执行完毕,主线程就会读取“任务队列”,依次执行事件对应的回调函数
执行栈中的代码(同步任务),总是在读取”任务队列”(异步任务)之前执行。

定时器


除了放置异步任务的事件,”任务队列”还可以放置定时事件,即指定某些代码在多少时间之后执行。这叫做”定时器”(timer)功能,也就是定时执行的代码。

定时器功能主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成,它们的内部运行机制完全一样,区别在于前者指定的代码是一次性执行,后者则为反复执行。以下主要讨论setTimeout()。
setTimeout()接受两个参数,第一个是回调函数,第二个是推迟执行的毫秒数。

console.log(1);
setTimeout(function(){console.log(2);},1000);
console.log(3);

输出结果:1、3、2

如果将setTimeout()的第二个参数设为0,就表示当前代码执行完(执行栈清空)以后,立即执行(0毫秒间隔)指定的回调函数。

setTimeout(function(){console.log(1);}, 0);
console.log(2);

输出结果:2、1 因为只有在执行完第二行以后,系统才会去执行”任务队列”中的回调函数。

总之,setTimeout(fn,0)的含义是,指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行,也就是说,尽可能早得执行。它在”任务队列”的尾部添加一个事件,因此要等到同步任务和”任务队列”现有的事件都处理完,才会得到执行。

HTML5标准规定了setTimeout()的第二个参数的最小值(最短间隔),不得低于4毫秒,如果低于这个值,就会自动增加。在此之前,老版本的浏览器都将最短间隔设为10毫秒。另外,对于那些DOM的变动(尤其是涉及页面重新渲染的部分),通常不会立即执行,而是每16毫秒执行一次。这时使用requestAnimationFrame()的效果要好于setTimeout()。

需要注意的是,setTimeout()只是将事件插入了”任务队列”,必须等到当前代码(执行栈)执行完,主线程才会去执行它指定的回调函数。要是当前代码耗时很长,有可能要等很久,所以并没有办法保证,回调函数一定会在setTimeout()指定的时间执行。

Node.js的Event Loop

Node.js也是单线程的Event Loop,但是它的运行机制不同于浏览器环境。

enter image description here

Node.js的运行机制
(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。它将不同的任务给不同的线程,形成一个Event Loop,以异步的方式将任务执行结果返回给V8引擎
(4)V8引擎再将结果返回给用户

Node.js还提供了另外两个与”任务队列”有关的方法:process.nextTick和setImmediate

process.nextTick方法可以在当前”执行栈”的尾部—-下一次Event Loop(主线程读取”任务队列”)之前—-触发回调函数。也就是说,它指定的任务总是发生在所有异步任务之前。setImmediate方法则是在当前”任务队列”的尾部添加事件,也就是说,它指定的任务总是在下一次Event Loop时执行,这与setTimeout(fn, 0)很像。

process.nextTick(function A() {console.log(1);process.nextTick(function B(){console.log(2);});
});setTimeout(function timeout() {console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0)
// 1
// 2
// TIMEOUT FIRED

上面代码中,由于process.nextTick方法指定的回调函数,总是在当前”执行栈”的尾部触发,所以不仅函数A比setTimeout指定的回调函数timeout先执行,而且函数B也比timeout先执行。这说明,如果有多个process.nextTick语句(不管它们是否嵌套),将全部在当前”执行栈”执行。

setImmediate。

setImmediate(function A() {console.log(1);setImmediate(function B(){console.log(2);});
});setTimeout(function timeout() {console.log('TIMEOUT FIRED');
}, 0);

上面代码中,setImmediate与setTimeout(fn,0)各自添加了一个回调函数A和timeout,都是在下一次Event Loop触发。那么,哪个回调函数先执行呢?答案是不确定。运行结果可能是1–TIMEOUT FIRED–2,也可能是TIMEOUT FIRED–1–2。

令人困惑的是,Node.js文档中称,setImmediate指定的回调函数,总是排在setTimeout前面。实际上,这种情况只发生在递归调用的时候。

setImmediate(function (){setImmediate(function A() {console.log(1);setImmediate(function B(){console.log(2);});});setTimeout(function timeout() {console.log('TIMEOUT FIRED');}, 0);
});
// 1
// TIMEOUT FIRED
// 2

上面代码中,setImmediate和setTimeout被封装在一个setImmediate里面,它的运行结果总是1–TIMEOUT FIRED–2,这时函数A一定在timeout前面触发。至于2排在TIMEOUT FIRED的后面(即函数B在timeout后面触发),是因为setImmediate总是将事件注册到下一轮Event Loop,所以函数A和timeout是在同一轮Loop执行,而函数B在下一轮Loop执行。

process.nextTick和setImmediate的一个重要区别:多个process.nextTick语句总是在当前”执行栈”一次执行完,多个setImmediate可能则需要多次loop才能执行完。事实上,这正是Node.js 10.0版添加setImmediate方法的原因,否则像下面这样的递归调用process.nextTick,将会没完没了,主线程根本不会去读取”事件队列”!

process.nextTick(function foo() {process.nextTick(foo);
});

这篇关于了解Event Loop的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/954789

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