用大白话告诉你什么是Event Loop

2022-10-22,,,

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前沿

从前有座山,山里有座庙,庙里有个小和尚在讲故事、讲什么呢?讲的是:

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...

请看一个小故事

以前有一个餐厅,这个餐厅有一个老板和一个厨师,自己创业的,刚开始起步阶段,没有资金请员工,所以自己来当老板兼服务员。

由于刚开业,所以会有一个充值优惠的活动,充了1000元超级vip客户,充了100元以上的是vip客户

所以来这家餐厅的顾客有这四种类型

  1. 家里有矿的超级vip客户
  2. 充了钱的vip客户
  3. 普通的客户
  4. 每次吃饭都带着一群人来吃的客户

作为vip顾客,肯定得有vip特权。

  • 优先上菜
  • 同等vip,先点菜的先上菜

所以这个店的上菜顺序跟身份和点菜的顺序有关,

超级vip客户 > vip客户 > 普通客户 > 一桌的客户

这里为什么普通客户会大于一桌的客户呢?主要是因为炒一个人的菜比炒一桌人的菜快

一天、老板开始营业后,陆陆续续的来了一些人进来点餐吃饭。

  • 第一个进来的是普通的客户,点了一道回锅肉

  • 第二个进来的是充了钱的vip客户,点了一道小龙虾

  • 第三个进来的是一群人一起吃饭的客户,点了很多菜

  • 第四个进来的是一个超级vip客户,点了一道酸菜鱼

由于这个店只有一个人,所以老板招待好他们点完餐之后就去炒菜了。根据上面提到的顺序,所以会先炒超级vip客户点的菜、然后到vip客户点的菜、然后到普通客户点的菜、最后到一桌的客户点的菜

让我们用伪代码看看如何实现这个逻辑

我们定义了四个function

  • superviporder(name, dish) 用来表示超级vip用户下单点菜
  • viporder(name, dish) 用来表示vip用户下单点菜
  • order(name, dish) 用来表示普通用户下单点菜
  • grouporder(name, dish) 用来表示一桌子客户下单点菜

根据上面提到的上菜规则,

超级vip客户 > vip客户 > 普通客户 > 一桌的客户

实际的上菜顺序我们可以知道是

那么问题来了,那些function都是什么呢?

其实很简单,这些function都对应着javascript中的一些异步函数

// 超级vip客户
// 微任务,将回调加入到  执行队列,优先执行
function superviporder(name, dish, order) {
  process.nexttick(() => {
    console.log(red(`supervip顾客 ${name} 点了 ${dish} 已经上了`));
  });
}
// vip客户
// 微任务,将回调加入到  执行队列,优先执行,优先级比process.nexttick低
function viporder(name, dish, order) {
  new promise((resolve, reject) => {
    resolve(true);
  }).then(() => {
    console.log(blue(`vip顾客 ${name} 点了 ${dish} 已经上了`));
  });
}
// 普通客户下单
// 宏任务,将回调加入到 宏任务的执行队列中
function order(name, dish, order) {
  settimeout(() => {
    console.log(yellow(`普通顾客 ${name} 点了 ${dish} 已经上了`));
  }, 0);
}
// 一桌的客户
function grouporder(name, dish, order) {
  setimmediate(() => {
    console.log(green(`一桌子顾客 ${name} 点了 ${dish} 已经上了`));
  });
}

我们可以暂且先把 process.nexttick 认为是超级vip用户,优先级最高、

原生promise认为是vip用户,执行优先级高

settimeout 认为是普通用户,执行优先级一般

setimmediate 认为是一群用户,执行优先级低

还原伪代码

我们将伪代码还原成这些异步函数,这会让我们看的更加直观、亲切一些

根据上面故事提到的优先级规则,我们知道输出的结果是这样的

为什么会是这样的结果呢?下面就来讲讲javascript中的event loop

event loop

1. javascript的事件循环

我们知道 javascript是单线程的,就像上面故事的老板,他得去服务员去招待客人点菜,并将菜单给厨师,厨师炒好后再给到他去上菜。如果老板不请个厨师,自己来炒菜的话,那么在炒菜时就没办法接待客人,客人就会等待点菜。等着等着就会暴露出服务态度不行的问题。所以说,得有厨师专门处理炒菜的任务

所以在js中,任务分为同步任务和异步任务,

  • 同步任务 -> 服务员去接待客人点菜
  • 异步任务 -> 厨师炒菜、异步回调函数相当于 服务员去上菜

js的事件循环如图所示,

  1. 在执行主线程的任务时,如果有异步任务,会进入到event table并注册回调函数,当指定的事情完成后,会将这个回调函数放到 callback queue
  2. 在主线程执行完毕之后,会去读取 callback queue中的回调函数,进入主线程执行
  3. 不断的重复这个过程,也就是常说的event loop(事件循环)了

2. 异步任务

异步任务又分为宏任务跟微任务、他们之间的区别主要是执行顺序的不同。

在js中,微任务有

  • 原生的promise -> 其实就是我们上面提到的vip用户

  • process.nexttick -> 其实就是我们上面提到的超级vip用户

process.nexttick的执行优先级高于promise

宏任务

  • 整体代码 script
  • settimeout -> 其实就是我们上面提到的普通用户
  • setimmediate -> 其实就是我们上面提到的群体用户

settimeout的执行优先级高于 setimmediate

宏任务与微任务的执行过程

在一次事件循环中,js会首先执行 整体代码 script,执行完后会去判断微任务队列中是否有微任务,如果有,将它们逐一执行完后在一次执行宏任务。如此流程

测试

下面我们来看一段代码是否了解了这个流程

<script>
    settimeout(() => {
      console.log('a');
      new promise( res => {
        res()
      }).then( () => {
        console.log('c');
      })
      process.nexttick(() => {
        console.log('h');
      })
    }, 0)
    console.log('b');
    
    process.nexttick( () => {
      console.log('d');
      process.nexttick(() => {
        console.log('e');
        process.nexttick(() => {
          console.log('f');
        })
      })
    })
    
    setimmediate( () => {
      console.log('g');
    })
</script>

执行结果为:b d e f a h c g

让我们来分析一下这段代码的执行流程

  1. 首页执行第一个宏任务 整段script标签代码,遇到第一个 settimeout,将其回调函数加入到任务队列中,

  2. 输出 console.log('b')

  3. 遇到process.nexttick,将其回调函数加入到任务

  4. 遇到setimmediate 将其回调函数加入到任务队列中

宏任务event queue 微任务event queue
settimeout process.nexttick
setimmediate
  1. 当第一个宏任务执行完后,就会去判断是否还有任务,刚好有一个 任务,执行process.nexttick的回调,输出 console.log('d'),然后又遇到了一个process.nexttick,又将其放入到任务队列
  2. 继续将任务队列中的回调函数取出,继续执行,输出 console.log('e'),然后又遇到了一个process.nexttick,又将其放入到任务队列
  3. 继续将任务队列中的回调函数取出,继续执行,输出 console.log('f'),然后又遇到了一个process.nexttick,又将其放入到任务队列
宏任务event queue 微任务event queue
settimeout
setimmediate
  1. 当微任务队列为空后,开始新的宏任务,取出第一个宏任务队列的函数,settimeout,执行 console.log('a'),然后遇到promiseprocess.nexttick 将其回调加入到任务队列。执行完后
宏任务event queue 微任务event queue
setimmediate promise.then
- process.nexttick
  1. 继续判断任务队列是否有回调函数可执行,由于process.nexttick的执行优先级大于promise,所以会先执行process.nexttick的回调,输出 console.log('h');、如果有多个process.nexttick的回调,会将process.nexttick的所有回调执行完成后才会去执行其它任务的回调。
    当nexttick所有的回调执行完后,执行promise的回调,输出console.log('c');,直到promise的回调队列执行完后,又会去判断是否还有任务。
宏任务event queue 微任务event queue
setimmediate
  1. 微任务执行完后,开始执行新的宏任务,执行setimmediate的回调,输出 console.log('g');

### 3. setimmediate
这里为什么要把 setimmediate 单独拿出来说呢,因为它属于宏任务的范畴,但又有点不一样的地方。

先看一段代码

按照我们上面的分析逻辑,我们会认为这段代码的输出结果应该是a b c d
如果我们把使用node 0.10.x的版本去执行这段代码,结果确实是输出a b c d

然而,在node 大于 4.x 的版本后,在执行setimmediate的,会使用while循环,把所有的immediate回调取出来依次进行处理。

这也是我为什么把 setimmediate 比喻成 一桌子人客户的原因。

## 最后看一段代码看看自己是否真的掌握了

如果还没有掌握,欢迎评论区吐槽

<script>
   console.log("start");
   process.nexttick(() => {
     console.log("a");
     setimmediate(() => {
       console.log("d");
     });
     new promise(res => res()).then(() => {
       console.log("e");
       process.nexttick(() => {
         console.log("f");
       });
       new promise(r => {
         r()
       })
       .then(() => {
         console.log("g");
       });
       settimeout(() => {
         console.log("h");
       });
     });
   });
   
   setimmediate(() => {
     console.log("b");
     process.nexttick(() => {
       console.log("c");
     });
     new promise(res => res()).then(() => {
       console.log("i");
     });
   });
   console.log("end");
</script>

输出的结果为: start end a e g f h b d c i

简单分析一下代码:

  1. 第一轮事件循环开始,执行script代码,输出 start end,将process.nexttick 的回调加入微任务队列中,将setimmediate的回调加入到宏任务的队列中
  2. 执行微任务队列中的process.nexttick的回调,输出 a 、将setimmediate的回调加入到任务的队列中,遇到promise、将回调加入到任务队列中。
宏任务 微任务
setimmediate promise.then
setimmediate -
  1. 继续执行微任务队列中的回调,取出promise.then并执行,输出e,将process.nexttick的回调放入到微任务中,遇到promise、将回调加入到任务队列中。
  2. 判断当前promise的回调队列是否还有回调函数没执行,如果有,将继续执行,取出刚刚放入的promise的回调,输出 g,当promise回调队列执行完后,继续判断当前是否还有微任务。
  3. 取出process.nexttick的回调并执行,输出g
宏任务 微任务
setimmediate -
setimmediate -
settimeout -
  1. 当前微任务队列为空后,开始执行宏任务,因为settimeout的优先级大于setimmediate,所以先取出settimeout的回调并执行,输出h
  2. 当前微任务队列还是为空,开始执行宏任务,取出所有setimmediate的回调函数,并执行,输出b d,将 process.nextpromise的回调放入到微任务队列中。
  3. 取出微任务队列中的回调函数,并执行,输出 c i

总结

event loop 作为面试的高频题,静下心来认真的分析一下,其实不难理解。

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