javascript是一门单线程语言,Event Loop是javascript的执行机制

jquery强制等待 后执行_回调函数

对象被分配在一个堆中,即用以表示一大块非结构化的内存区域。

javascript变量存储可以配合上图理解,变量分为基础变量和引用变量,基础变量直接存在堆中且直接赋值,引用变量堆中仅存储变量名称和变量赋值地址,引用变量地址指向栈结构(变量结果值存在于栈中,这就涉及到深拷贝、浅拷贝问题喽)

队列(Queue)

队列 是一种 FIFO(First In, First Out) 的数据结构,它的特点就是 先进先出

一个 JavaScript 运行时包含了一个待处理的消息队列。每一个消息都关联着一个用以处理这个消息的函数。
函数的处理会一直进行到执行栈再次为空为止;然后事件循环将会处理队列中的下一个消息(如果还有的话)。

栈(Stack)

是一种 LIFO(Last In, First Out)的数据结构,特点即 后进先出。

堆栈是一种类似数组的数据结构,但有一些限制 - 您只能在后面添加项,而只能删除最后一项即后进先出

Event Loop 会一直检查 Call Stack 中是否有函数需要执行,如果有,就从栈顶依次执行。同时,如果执行的过程中发现其他函数,继续入栈然后执行。

通常call stack执行如下:

const bar = () => console.log('bar')

const baz = () => console.log('baz')

const foo = () => {
  console.log('foo')
  bar()
  baz()
}

foo()
//函数调用形成了一个栈帧。
//当调用 foo 时,创建了第一个帧 ,帧中包含了 foo 的参数和局部变量。当 foo 调用 bar
//时,第二个帧就被创建,并被压到第一个帧之上,帧中包含了 bar的参数和局部变量。当 bar返
//回时,最上层的帧就被弹出栈(剩下 foo函数的调用帧 )。baz同样如此,当 foo返回的时候,栈就空了。

jquery强制等待 后执行_主线程_02


简单的同步javascript执行机制(除setTimeout、setInterval、request等异步操作就需要event table和event quene解释执行):

  • 栈空
  • 现在执行到一个 函数A,函数A 入栈
  • 函数A 又调用了 函数B,函数B 入栈
  • 函数B 执行完后 出栈
  • 然后继续执行 函数A,执行完后A也 出栈
  • 栈空
Event Table

Event Table 可以理解成一张 事件->回调函数 对应表

这是一种数据结构,它就是用来存储 JavaScript 中的异步事件 (request, setTimeout, IO等) 及其对应的回调函数的列表,它知道在某个事件之后应该触发某个函数。

每次调用setTimeout函数或执行异步操作时,都会将其添加到事件表中。

请记住,事件表不执行函数,也不会自己将它们添加到调用堆栈中。它的唯一目的是跟踪事件并将它们发送到事件队列。

Event Queue

事件队列是一种类似于堆栈的数据结构,可以理解成回调函数 队列

它从事件表接收函数调用,但它需要以某种方式将它们发送到调用堆栈?这就是事件循环进入的地方。

当 Event Table 中的事件被触发,事件对应的 回调函数 就会被 push 进这个 Event Queue,然后等待被执行

Event Loop

之所以称之为事件循环,是因为它经常按照类似如下的方式来被实现:

while (queue.waitForMessage()) {
  queue.processNextMessage();
}

如果当前没有任何消息,queue.waitForMessage() 会同步地等待消息到达。

看张图:

jquery强制等待 后执行_事件循环_03


导图要表达的内容用文字来表述的话:

  • 任务先进入 Call Stack。同步和异步任务分别进入不同的执行"场所",同步的进入主线程,异步的进入Event Table并注册函数。
  • 当指定的事情完成时,Event Table会将这个函数移入Event Queue
  • 主线程内的任务执行完毕为空(当 Call Stack 中没有任务,就从 Event Queue 中拿出一个任务放入 Call Stack),会去Event Queue读取对应的函数,进入主线程Call Stack执行。
  • 上述过程会不断重复,也就是常说的Event Loop(事件循环)。
    而 Event Loop 指的就是这一整个圈圈:

它不停检查 Call Stack 中是否有任务(也叫栈帧)需要执行,如果没有,就检查 Event Queue,从中弹出一个任务,放入
Call Stack 中,如此往复循环。

那怎么知道主线程执行栈为空啊?js引擎存在monitoring process进程,会持续不断的检查主线程执行栈是否为空,一旦为空,就会去Event Queue那里检查是否有等待被调用的函数。

上段代码:

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('发送成功!');
    }
})
console.log('代码执行结束');
  • ajax进入Event Table,注册回调函数success
  • 执行console.log('代码执行结束')
  • ajax事件完成,回调函数success进入Event Queue
  • 主线程从Event Queue读取回调函数success并执行。
setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout无需再多言,大家对他的第一印象就是异步可以延时执行,我们经常这么实现延时3秒执行:

setTimeout(() => {
    console.log('延时3秒');
},3000)

渐渐的setTimeout用的地方多了,问题也出现了,有时候明明写的延时3秒,实际却5,6秒才执行函数,这又咋回事啊?

setTimeout(() => {
    task();
},3000)
console.log('执行console');

根据前面我们的结论,setTimeout是异步的,应该先执行console.log这个同步任务,所以我们的结论是:

//执行console
//task()

去验证一下,结果正确!
然后我们修改一下前面的代码:

setTimeout(() => {
    task()
},3000)

sleep(10000000)

乍一看其实差不多嘛,但我们把这段代码在chrome执行一下,却发现控制台执行task()需要的时间远远超过3秒,说好的延时三秒,为啥现在需要这么长时间啊?

这时候我们需要重新理解setTimeout的定义。我们先说上述代码是怎么执行的:

  • task()进入Event Table并注册,计时开始。
  • 执行sleep函数,很慢,非常慢,计时仍在继续。
  • 3秒到了,计时事件timeout完成,task()进入Event Queue,但是sleep也太慢了吧,还没执行完,只好等着。
  • sleep终于执行完了,task()终于从Event Queue进入了主线程执行。

上述的流程走完,我们知道setTimeout这个函数,是经过指定时间后,把要执行的任务(本例中为task())加入到Event Queue中,又因为是单线程任务要一个一个执行,如果前面的任务需要的时间太久,那么只能等着,导致真正的延迟时间远远大于3秒。

我们还经常遇到setTimeout(fn,0)这样的代码,0秒后执行又是什么意思呢?是不是可以立即执行呢?

零延迟并不意味着回调会立即执行。以 0 为第二参数调用 setTimeout 并不表示在 0 毫秒后就立即调用回调函数。

其等待的时间取决于队列里待处理的消息数量。

延迟参数是运行时处理请求所需的最小等待时间,但并不保证是准确的等待时间。基本上,setTimeout 需要等待当前队列中所有的消息都处理完毕之后才能执行,即使已经超出了由第二参数所指定的时间。

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,意思就是不用再等多少秒了,只要主线程执行栈内的同步任务全部执行完成,栈为空就马上执行

关于setTimeout要补充的是,即便主线程为空,0毫秒实际上也是达不到的。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()
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。

(function() {

  console.log('这是开始');

  setTimeout(function cb() {
    console.log('这是来自第一个回调的消息');
  });

  console.log('这是一条消息');

  setTimeout(function cb1() {
    console.log('这是来自第二个回调的消息');
  }, 0);

  console.log('这是结束');

})();

// "这是开始"
// "这是一条消息"
// "这是结束"
// 此处,函数返回了 undefined 
// "这是来自第一个回调的消息"
// "这是来自第二个回调的消息"

来个图解:

const bar = () => console.log('bar')

const baz = () => console.log('baz')

const foo = () => {
  console.log('foo')
  setTimeout(bar, 0)
  baz()
}

foo()

根据前面我们的结论,setTimeout是异步的,应该先执行console.log这个同步任务,所以我们的结论是:

foo
baz
bar

jquery强制等待 后执行_主线程_04

setInterval

上面说完了setTimeout,当然不能错过它的孪生兄弟setInterval。他俩差不多,只不过后者是循环的执行。对于执行顺序来说,setInterval会每隔指定的时间将注册的函数置入Event Queue,如果前面的任务耗时太久,那么同样需要等待。

唯一需要注意的一点是,对于setInterval(fn,ms)来说,我们已经知道不是每过ms秒会执行一次fn,而是每过ms秒,会有fn进入Event Queue。一旦setInterval的回调函数fn执行时间超过了延迟时间ms,那么就完全看不出来有时间间隔了(queue存在等待执行)。

Promise与process.nextTick(callback)

传统的定时器我们已经研究过了,接着我们探究Promiseprocess.nextTick(callback)的表现。
Promise的定义和功能本文不再赘述,不了解的读者可以学习一下阮一峰老师的Promise。而process.nextTick(callback)类似node.js版的"setTimeout",在事件循环的下一次循环中调用 callback 回调函数。

我们进入正题,除了广义的同步任务和异步任务,我们对任务有更精细的定义:

  • macro-task(宏任务):包括整体代码script,setTimeout,setInterval
  • micro-task(微任务):Promise,process.nextTick

不同类型的任务会进入对应的Event Queue,比如setTimeout和setInterval会进入相同的Event Queue。

事件循环的顺序,决定js代码的执行顺序。进入整体代码(宏任务)后,开始第一次循环。接着执行所有的微任务。然后再次从宏任务开始,找到其中一个任务队列执行完毕,再执行所有的微任务。听起来有点绕,我们用文章最开始的一段代码说明:

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

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise');
}).then(function() {
    console.log('then');
})
console.log('console');
  • 这段代码作为宏任务,进入主线程。
  • 先遇到setTimeout,那么将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue。(注册过程与上同,下文不再描述)
  • 接下来遇到了Promise,new Promise立即执行,then函数分发到微任务Event Queue。
  • 遇到console.log(),立即执行。
  • 好啦,整体代码script作为第一个宏任务执行结束,看看有哪些微任务?我们发现了then在微任务Event Queue里面,执行。
  • ok,第一轮事件循环结束了,我们开始第二轮循环,当然要从宏任务Event Queue开始。我们发现了宏任务Event Queue中setTimeout对应的回调函数,立即执行。
    结束。

事件循环,宏任务,微任务的关系如图所示:

jquery强制等待 后执行_回调函数_05


我们来分析一段较复杂的代码,看看你是否真的掌握了js的执行机制:

console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
process.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})

第一轮事件循环流程分析如下:

  • 整体script作为第一个宏任务进入主线程,遇到console.log,输出1。
  • 遇到setTimeout,其回调函数被分发到宏任务Event Queue中。我们暂且记为setTimeout1。
  • 遇到process.nextTick(),其回调函数被分发到微任务Event Queue中。我们记为process1。
  • 遇到Promise,new Promise直接执行,输出7。then被分发到微任务Event Queue中。我们记为then1。
  • 又遇到了setTimeout,其回调函数被分发到宏任务Event Queue中,我们记为setTimeout2。

宏任务Event Queue

微任务Event Queue

setTimeout1

process1

setTimeout2

then1

  • 上表是第一轮事件循环宏任务结束时各Event Queue的情况,此时已经输出了1和7。
  • 我们发现了process1和then1两个微任务。
  • 执行process1,输出6。
  • 执行then1,输出8。

好了,第一轮事件循环正式结束,这一轮的结果是输出1,7,6,8。那么第二轮时间循环从setTimeout1宏任务开始:

  • 首先输出2。接下来遇到了process.nextTick(),同样将其分发到微任务Event Queue中,记为process2。new Promise立即执行输出4,then也分发到微任务Event Queue中,记为then2。

宏任务Event Queue

微任务Event Queue

setTimeout2

process2

then2

  • 第二轮事件循环宏任务结束,我们发现有process2和then2两个微任务可以执行。
    输出3。
  • 输出5。
  • 第二轮事件循环结束,第二轮输出2,4,3,5。
  • 第三轮事件循环开始,此时只剩setTimeout2了,执行。
  • 直接输出9。
  • 将process.nextTick()分发到微任务Event Queue中。记为process3。
  • 直接执行new Promise,输出11。
  • 将then分发到微任务Event Queue中,记为then3。

宏任务Event Queue

微任务Event Queue

process3

then3

  • 第三轮事件循环宏任务执行结束,执行两个微任务process3和then3。
  • 输出10。
  • 输出12。
  • 第三轮事件循环结束,第三轮输出9,11,10,12。

整段代码,共进行了三次事件循环,完整的输出为1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12。
(请注意,node环境下的事件监听依赖libuv与前端环境不完全相同,输出顺序可能会有误差)

Exploits

递归可能导致的栈溢出问题?简单的解决方法:

//递归需要执行的代码体recursion() 替换成 setTimeout(() => , 0)
最后
  1. js的异步
    我们从最开头就说javascript是一门单线程语言,不管是什么新框架新语法糖实现的所谓异步,其实都是用同步的方法去模拟的,牢牢把握住单线程这点非常重要。
  2. 事件循环Event Loop
    事件循环是js实现异步的一种方法,也是js的执行机制。
  3. javascript的执行和运行
    执行和运行有很大的区别,javascript在不同的环境下,比如node,浏览器,Ringo等等,执行方式是不同的。而运行大多指javascript解析引擎,是统一的。
  4. setImmediate
    微任务和宏任务还有很多种类,比如setImmediate等等,执行都是有共同点的,有兴趣的同学可以自行了解。