事件循环机制-任务队列、webAPI、JS主线程的相互协同

一、JS单线程、异步、同步的概念

众所周知，JS是单线程，虽然有webworker酱紫的多线程出现，但也是在主线程的控制下。webworker仅仅能进行计算任务，不能操作DOM，所以本质上还是单线程。
单线程即任务是串行的，后一个任务需要等待前一个任务的执行，这就可能出现长时间的等待。但由于类似ajax网络请求、setTimeout时间延迟、DOM事件的用户交互等，这些人物并不消耗CPU，是一种空等，资源浪费，因此出现了异步。通过将任务交给相应的异步处理模块去处理，主线程的效率大大提升，可以并行的去处理其他操作。当异步处理完成，主线程空闲时，主线程读取相应的callback，进行后续的操作，最大程度的利用CPU。此时出现了同步和异步执行的概念，同步执行是主线程按照顺序，串行执行任务；异步执行就是CPU跳过等待，先处理后续的任务（CPU与网络模块、timer等并行进行任务）。由此产生了任务队列与事件循环，来协调主线程与异步模块之间的工作。

二、事件循环机制

如上图为时间循环示例图（或JS运行机制图），流程如下：

1. step1：主线程读取JS代码，此时为同步环境，形成相应的堆和执行栈；
2. step2：主线程遇到异步任务，指给对应的异步进程进行处理（webAPI）；
3. step3：异步进程处理完毕（Ajax返回，DOM事件处理，Timer到时等），将相应的异步任务推入任务队列；
4. step4：主线程执行完毕，查询任务队列，如果存在任务，则取出一个任务推入主线程处理（先进先出）；
5. step5：重复执行step2、3、4；称为事件循环。
执行的大意：
同步环境执行（step1） ->  事件循环1（step4） -> 事件循环2（step4）...

其中的异步进程有：

1. 类似onclick等，由浏览器内核的DOM binding模块处理，事件触发时，回调函数添加到任务队列中；
2. setTimeout等，由浏览器内核的Timer模块处理，时间到达时，回调函数添加到任务队列；
3. Ajax，有浏览器内核的Network模块处理，网络请求返回后，添加到任务队列中。

三、任务队列

如上示意图，任务队列存在多个，同一任务队列内，按队列顺序被主线程取走；不同任务队列之间，存在着优先级，优先级高的优先获取（如用户I/O）；

3.1、任务队列的类型

任务队列存
4000
在两种类型，一种为microtask queue，另一种为，macrotask queue。

图中所列出的任务队列均为macrotask queue，而ES6的promise[ECMAScript标准]产生的任务队列为microtask queue。

3.2、 两者的区别

microtask queue：唯一，整个事件循环当中仅存在一个；执行为同步，同一个事件循环中的microtask会按队列顺序，串行执行完毕。

macrotask queue：不唯一，存在一定的优先级（用户I/O部分优先级更高）；异步执行，同一事件循环中只执行一个。

3.3、 更完整的事件循环流程

将microtask加入到JS运行机制流程中，则：

step1、2、3同上

step4：主线程查询任务队列，执行microtask queue，按序执行执行，全部执行完毕；

step5：主线程查询任务队列，执行macrotask queue，取队首任务执行，执行完毕；

step6：重复step4、step5。

microtask queue中的所有callback处在同一个事件循环中，而macrotask queue中的callback有自己的事件循环。

简而言之：同步环境执行 -> 事件循环1（microtask queue的All） -> 事件循环2（macrotask queue中的一个） -> 事件循环1（microtask queue的All） -> 事件循环2（macrotask queue中的一个）…

利用microtask queue可以形成一个同步执行的环境，但如果microtask queue太长，将导致macrotask任务长时间执行不了，最终导致用户I/O无响应等，所以使用需慎重。

四、示例、验证

console.log('1, time = ' + new Date().toString())
setTimeout(macroCallback, 0);
new Promise(function(resolve, reject) {
console.log('2, time = ' + new Date().toString())
resolve();
console.log('3, time = ' + new Date().toString())
}).then(microCallback);

function macroCallback() {
console.log('4, time = ' + new Date().toString())
}

function microCallback() {
console.log('5, time = ' + new Date().toString())
}

结合第二节与第三节的分析，此处的执行流程应为：

　　　　同步环境：1 -> 2 -> 3

　　　　事件循环1（microCallback）：5

　　　　事件循环2（macroCallback）：4

运行结果如下：

　　


　　

　　运行结果与预期一致，验证了在不同类型的任务队列中，microtask queue中的callball将优先执行。

总结：由此我们了解事件循环的机制，同时了解了任务队列、JS主线程、异步操作之间的相互协作；同时认识了两种任务队列：macrotask queue、microtask queue，它们由不同的标准制定，microtask queue对应ECMAScript的promise属性（ES6），文中说明了两者在事件循环中的运行情况及区别；在今后的异步操作中，通过灵活运用不同的任务队列，提升用户交互性能，给出更加的响应和视觉体验；同时，通过JS的事件循环机制，可以更清楚JS代码的执行流，从而更好的控制代码，更有效、更好的为业务服务。

原文链接http://www.cnblogs.com/hity-tt/p/6733062.html