事件循环的学习、执行上文、this、执行栈和任务队列

事件循环

对于js运行中的任务，js有一套处理收集，排队，执行的特殊机制，我们称之为事件循环(Even Loop).

js一大特点就是单线程，同一个时间只能做一件事。为了协调事件、用户交互、脚本、UI渲染和网络处理等行为，防止主线程的不阻塞，Event Loop 的方案应用而生。Even Loop 包含两类：Browsing Context,一种是基于 Worker.二者的运行是独立的，每个js运行的 “线程环境”都有一个独立的 Even Loop 。

单线程

与他的用途有关。浏览器脚本语言，js的主要用途是与用户互动，以及操作DOM。这个决定了它只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。

从诞生之日起就是一门单线程的非阻塞的脚本语言。最初的用途来决定的：与浏览器交互。

• 而非阻塞则是当代码需要进行一项异步任务（无法立刻返回结果，需要花一定时间才能返回的任务，如 I/O 事件）的时候，主线程会挂起（pending）这个任务，然后在异步任务返回结果的时候再根据一定规则去执行相应的回调。
• 单线程是必要的，也是 JavaScript 这门语言的基石，原因之一在其最初也是最主要的执行环境——浏览器中，我们需要进行各种各样的 dom 操作。试想一下 如果 JavaScript 是多线程的，那么当两个线程同时对 dom 进行一项操作，例如一个向其添加事件，而另一个删除了这个 dom，此时该如何处理呢？因此，为了保证不会 发生类似于这个例子中的情景，JavaScript 选择只用一个主线程来执行代码，这样就保证了程序执行的一致性。
• 单线程在保证了执行顺序的同时也限制了 JavaScript 的效率，因此开发出了 web worker 技术。这项技术号称让 JavaScript 成为一门多线程语言。
• 使用 web worker 技术开的多线程有着诸多限制，例如：所有新线程都受主线程的完全控制，不能独立执行。这意味着这些“线程” 实际上应属于主线程的子线程。另外，这些子线程并没有执行 I/O 操作的权限，只能为主线程分担一些诸如计算等任务。所以严格来讲这些线程并没有完整的功能，也因此这项技术并非改变了 JavaScript 语言的单线程本质。

另一个特点 “非阻塞”，和事件循环的关系

执行上下文

总共有三种类型

• 全局执行上下文：只有一个，浏览器中的全局对象就是 window 对象，this 指向这个全局对象。
• 函数执行上下文：存在无数个，在函数被调用的时候才会被创建，每次调用函数都会创建一个新的执行上下文。
• Eval 函数执行上下文：指的是运行在 eval 函数中的代码，很少用而且不建议使用。

执行上下文的创建

创建阶段

• 1、确定 this 的值，也被称为 This Binding。
• LexicalEnvironment（词法环境） 组件被创建。
• VariableEnvironment（变量环境） 组件被创建

this绑定

-全局执行上下文中，this 的值指向全局对象，在浏览器中 this 的值指向 window 对象，而在 nodejs 中指向这个文件的 module 对象。

• 函数执行上下文中，this 的值取决于函数的调用方式。具体有：默认绑定、隐式绑定、显式绑定（硬绑定）、new 绑定、箭头函数，

词法环境

有两个组成部分 = 自己的 + 外部引用

• 环境记录：存储变量和函数声明的实际位置
• 对外部环境的引用：可以访问其外部词法环境

词法环境有两种类型

• 全局环境：是一个没有外部环境的词法环境，其外部环境引用为 null。拥有一个全局对象（window 对象）及其关联的方法和属性（例如数组方法）以及任何用户自定义的全局变量，this 的值指向这个全局对象。
• 函数环境：用户在函数中定义的变量被存储在环境记录中，包含了 arguments 对象。对外部环境的引用可以是全局环境，也可以是包含内部函数的外部函数环境。

变量环境

• 变量环境也是一个词法环境，因此它具有上面定义的词法环境的所有属性，在 ES6 中，他们的区别在于
• 词法环境用于存储函数声明和变量（ let 和 const ）绑定，变量环境仅用于存储变量（ var ）绑定。
• 变量提升和函数提升的原因：在创建阶段，函数和变量的声明已经存储在了执行上下文中，var声明的变量会被设置为 undefined，而在 let 和 const 的情况下，则会保持未初始化。

三、执行栈与任务队列

执行栈（Execution Stack）

• 执行栈，也叫调用栈，具有 LIFO（后进先出）结构，用于存储在代码执行期间创建的所有执行上下文。

首次运行 JS 代码时，会创建一个全局执行上下文并 Push 到当前的执行栈中。每当发生函数调用，引擎都会为该函数创建一个新的函数执行上下文并 Push 到当前执行栈的栈顶

根据执行栈 LIFO 规则，当栈顶函数运行完成后，其对应的函数执行上下文将会从执行栈中 Pop 出，上下文控制权将移到当前执行栈的下一个执行上下文。

• 当 Javascript 引擎遇到一段可执行代码时，新建一个执行上下文。
• 将它推入执行栈中。并设置为运行时执行上下文。
• 如果存在其他执行上下文。
• 那么将当前执行上下文挂起
• 然后再将新执行上下文推入执行栈中。
• 执行上下文运行完毕，弹出销毁恢复并将原执行上下文设为运行时。

任务队列（Task Queue）

根据规范，事件循环是通过任务队列的机制来进行协调的。一个 Event Loop 中，可以有一个或者多个任务队列（task queue），一个任务队列便是一系列有序任务（task）的集合；每个任务都有一个任务源（task source），源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列，从不同源来的则被添加到不同队列。setTimeout/Promise 等 API 便是任务源，而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。

在事件循环中，每进行一次循环操作称为 tick，每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的，但关键步骤如下：

• 在此次 tick 中选择最先进入队列的任务（oldest task），如果有则执行（一次）
• 检查是否存在 微任务(Microtasks)，如果存在则不停地执行，直至清空
• 更新 render
• 主线程重复执行上述步骤

在上述 tick 的基础上需要了解以下几点：

• JS 分为同步任务和异步任务
• 同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
• 主线程之外，事件触发线程管理着一个任务队列，只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件。
• 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕（此时 JS 引擎空闲），系统就会读取任务队列，将可运行的异步任务添加到可执行栈中，开始执行

同步任务

同步任务是指在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能继续执行下一个任务，当我们打开网站时，网站的渲染过程，比如元素的渲染，其实就是一个同步任务

异步任务

异步任务是指不进入主线程，而进入任务队列的任务，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，当我们打开网站时，像图片的加载，音乐的加载，其实就是一个异步任务

常见异步任务

• ajax 的回调函数
• DOM 事件的回调函数
• setTimeout、setInterval 定时器的回调函数

四、事件循环机制

• JS 线程在同一时间只执行一个任务，期间可能创建多个函数执行环境，对应 Frame。
• 在执行任务的时候，随时执行环境栈的动态变化，相对应的变量对象不断创建销毁。对应 Object。
• 异步任务 ajax I/O 等得到结果时，会将其回调作为一个任务添加到任务队列，排队等待执行
• 当 JS 线程中的任务执行完毕，会读取任务队列 Queue，并将队列中的第一个任务添加到 JS 线程中并执行。
• 循环 3 4 步，异步任务完成后不断地往任务队列中添加任务，线程空闲时从任务列表读取任务并执行。

事件循环下的宏任务与微任务

通常我们把异步任务分为宏任务与微任务，它们的区分在于：

• 宏任务（macro-task）：一般是 JS 引擎和宿主环境发生通信产生的回调任务，比如 setTimeout，setInterval 是浏览器进行计时的，其中回调函数的执行时间需要浏览器通知到 JS 引擎，网络模块， I/O 处理的通信回调也是。包含有 setTimeout，setInterval，DOM 事件回调，ajax 请求结束后的回调，整体 script 代码，setImmediate。
• 微任务（micro-task）：一般是宏任务在线程中执行时产生的回调，如 Promise.then() .catch()（本身是同步任务），process.nextTick（node），Object.observe（已废弃）， MutationObserver（DOM 监听）async/await，这些都是 JS 引擎自身可以监听到回调

优先级

• 宏任务优先级，主代码块 > setImmediate > MessageChannel > setTimeout / setInterval
• 微任务优先级，process.nextTick > Promise > MutationObserver
  

运行机制

在事件循环中，每进行一次循环操作称为 tick，每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的，但关键步骤如下：

五、浏览器环境下的事件循环机制

常见宏任务

• script（整体代码）
• setTimeout
• setInterval
• I/O
• 网络请求
• UI 交互事件（HTML解析、鼠标事件、键盘事件）
• postMessage
• MessageChannel

常见微任务

• Promise.then() .catch()
• Object.observe
• MutationObserver

microtask，可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务。也就是说，在当前 task 任务后，下一个 task 之前，在渲染之前。

所以它的响应速度相比 setTimeout（setTimeout 是 task）会更快，因为无需等渲染。也就是说，在某一个宏任务 (macrotask) 执行完后，就会将在它执行期间产生的所有微任务 (microtask) 都执行完毕（在渲染前）。

setTimeout(() => {
    //执行后 回调一个宏事件
    console.log('内层宏事件3')
}, 0)
console.log('外层宏事件1');
 
new Promise((resolve) => {
    console.log('外层宏事件2');
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('微事件1');
}).then(()=>{
    console.log('微事件2')
})
外层宏事件1
外层宏事件2
微事件1
微事件2
内层宏事件3