js单线程(线程中拥有唯一的一个事件循环)
- js分为同步任务和异步任务,同步任务都是在主线程上执行。当一个任务执行完毕后,执行后一个任务,形成一个执行栈;
- 主线程之外,事件触发线程管着一个任务队列,异步任务会被主线程挂起,不会进入主线程,而是进入任务队列。只要异步任务有了运行结果,就会在队列任务中放置一个事件;
- 一旦执行栈中所有的同步任务执行完毕后,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。
为什么js是单线程的?
JS的主要用途就是与用户交互,操作DOM,假如JS同时有两个线程,一个线程中在某个DOM节点上添加内容,另一个线程需要执行删除该节点操作,就会产生冲突。
事件循环机制告诉我们JavaScript的执行顺序。
单线程意味着所有任务都需要排队,前一任务结束,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。
JS引擎执行异步代码不用等待,是因为有事件队列和事件循环。
事件循环是指主线程重复从事件队列中取消息、执行的过程。指整个执行流程。
事件队列是一个存储着待执行任务的序列,其中的任务严格按照时间先后顺序执行,排在队头的任务会率先执行,而排在队尾的任务会最后执行。
事件队列:
一个线程中,事件循环是唯一的,但是任务队列可以有多个;
任务队列又分macro-task(宏任务)和micro-task(微任务);
macro-task包括:script(整体代码)、setTimeout、setInterval、setImmediate、I/O、UI rendering;
micro-task包括:process.nextTick, Promise, Object.observe(已废弃), MutationObserver(html5新特性)
setTimeout/Promise等称为任务源,而进入任务队列的是他们制定的具体执行任务;来自不同任务源的任务会进入到不同的任务队列,其中setTimeout与setInterval是同源的;
宏任务可以理解成每次执行栈执行的代码就是一个宏任务。
事件运行机制
(1)执行一个宏任务(栈中没有就从事件队列中获取)
(2)执行过程中如果遇到微任务,就将它添加到微任务的任务队列中;
(3)宏任务执行完毕后,立即执行当前微任务队列的所有微任务;
(4)当前微任务执行完毕,开始检查渲染,然后GUI线程接管渲染;
(5)渲染完毕后,JS线程继续接管,开始下一个宏任务
代码实例
async function async1() {
console.log("async1 start"); //(2)
await async2();
console.log("async1 end"); //(6)
}
async function async2() {
console.log( 'async2'); //(3)
}
console.log("script start"); //(1)
setTimeout(function () {
console.log("settimeout"); //(8)
},0);
async1();
new Promise(function (resolve) {
console.log("promise1"); //(4)
resolve();
}).then(function () {
console.log("promise2"); //(7)
});
console.log('script end');//(5)
流程解析
先按顺序执行同步代码 从‘script start‘开始,
执行到setTimeout函数时,将其回调函数加入队列(此队列与promise队列不是同一个队列,执行的优先级低于promise。
然后调用async1()方法,await async2();//执行这一句后,输出async2后,await会让出当前线程,将后面的代码加到任务队列中,然后继续执行test()函数后面的同步代码
继续执行创建promise对象里面的代码属于同步代码,promise的异步性体现在then与catch处,所以promise1被输出,然后将then函数的代码加入队列,继续执行同步代码,输出script end。至此同步代码执行完毕。
开始从队列中调取任务执行,由于刚刚提到过,setTimeout的任务队列优先级低于promise队列,所以首先执行promise队列的第一个任务,因为在async函数中有await表达式,会使async函数暂停执行,等待表达式中的 Promise 解析完成后继续执行 async 函数并返回解决结果。
所以先执行then方法的部分,输出promise2,然后执行async1中await后面的代码,输出async1 end。。最后promise队列中任务执行完毕,再执行setTimeout的任务队列,输出settimeout。
setTimeout(fn,0)的含义是指某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行。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”现有的时间处理完才会得到执行。
按照事件循环机制分析以上代码运行流程
1. 首先,事件循环从宏任务(macrotask)队列开始,这个时候,宏任务队列中,只有一个script(整体代码)任务;当遇到任务源(task source)时,则会先分发任务到对应的任务队列中去。
2. 然后我们看到首先定义了两个async函数,接着往下看,然后遇到了 console
语句,直接输出 script start
。输出之后,script 任务继续往下执行,遇到 setTimeout
,其作为一个宏任务源,则会先将其任务分发到对应的队列中。
3. script 任务继续往下执行,执行了async1()函数,前面讲过async函数中在await之前的代码是立即执行的,所以会立即输出async1 start
。
遇到了await时,会将await后面的表达式执行一遍,所以就紧接着输出async2
,然后将await后面的代码也就是console.log('async1 end')
加入到microtask中的Promise队列中,接着跳出async1函数来执行后面的代码。
4. script任务继续往下执行,遇到Promise实例。由于Promise中的函数是立即执行的,而后续的 .then
则会被分发到 microtask 的 Promise
队列中去。所以会先输出 promise1
,然后执行 resolve
,将 promise2
分配到对应队列。
5. script任务继续往下执行,最后只有一句输出了 script end
,至此,全局任务就执行完毕了。
根据上述,每次执行完一个宏任务之后,会去检查是否存在 Microtasks;如果有,则执行 Microtasks 直至清空 Microtask Queue。
因而在script任务执行完毕之后,开始查找清空微任务队列。此时,微任务中, Promise
队列有的两个任务async1 end
和promise2
,因此按先后顺序输出 async1 end,promise2
。当所有的 Microtasks 执行完毕之后,表示第一轮的循环就结束了。
6. 第二轮循环依旧从宏任务队列开始。此时宏任务中只有一个 setTimeout
,取出直接输出即可,至此整个流程结束。
事件队列流程图
promise对象实现
/**
* 异步解决:
* 此时我们使用一个发布订阅者模式,在pending状态的时候将成功的函数和失败的函数存到各自的回调队列数组中,等一旦reject或者resolve,就调用它们:
* 在pending态的时候将所有的要在成功态执行的方法都存到onResolveCallbacks数组中
*
链式解决: 递归处理
根据原生promise的then的用法,我们总结一下:
1.then方法如果返回一个普通的值,我们就将这个普通值传递给下一个then
2.then方法如果返回一个promise对象,我们就将这个promise对象执行结果返回到下一个then
普通的值传递很好办,我们将第一次then的onFulfilled函数返回的值存到x变量里面,在然后resolve出去就可以了,
复杂的是then里面返回的是一个promise的时候怎么办,因为返回的promise的我们要判断他执行的状态,来决定是走成功态,还是失败态,
这时候我们就要写一个判断的函数resolvePromise(promise2, x, resolve, reject)来完成这个判断
这个方法的主要作用是用来判断x的值,如果x的值是一个普通的值,就直接返回x的值,如果x的值是一个promise,就要返回x.then() 执行的结果,核心代码如下
*/
const judgePromise = (p2, x, resolve, reject) => {
if (p2 === x) {
return reject(
new TypeError("传值有误")
)
}
// 是否为promise对象
if (typeof x === "object" && x != null || typeof x === "function") {
try {
let then = x.then; //去对象的then函数
if (typeof then === "function") {
then.call(x, data => {
resolve(data);
}, err => {
reject(err);
})
} else {
resolve(x);
}
} catch (err) {
reject(err);
}
} else {
resolve(x);
}
}
class Mypromise {
constructor(executor) {
this.state = "pending"; //状态值
this.value = undefined; //成功返回值
this.reason = undefined; //失败返回值
this.onResolvedCallbacks = []; // 如果成功的回调函数数组
this.onRejectedCallbacks = []; // 如果失败的回调函数数组
//成功的
let resolve = value => {
// pending用来屏蔽的,resolve和reject只能调用一个,不能同时调用,这就是pending的作用
if (this.state == "pending") {
this.state = "fullFilled";
this.value = value;
// 发布成功的事件,执行事件(订阅发布模式--发布过程)
this.onResolvedCallbacks.forEach(fn => fn());
}
}
//失败
let reject = reason => {
if (this.state == "pending") {
this.state = "rejected";
this.reason = reason;
this.onRejectedCallbacks.forEach(fn => fn());
}
}
try {
executor(resolve, reject);
} catch (err) {
reject(err);
}
}
then(onFullFilled, onRejected) {
// 既然递归解决 第一个回调函数返回一个promise对象,以此类推...
let p2 = new Mypromise((resolve, reject) => {
// 同步的(理解触发时的下一刻1毫秒立马有反应,状态立马变化)
if (this.state == "fullFilled") {
setTimeout(() => {
try {
let x = onFullFilled(this.value);
judgePromise(p2, x, resolve, reject);
} catch (err) {
reject(err); //只要报错reject
}
}, 0) //同步无法使用p2,所以借用setiTimeout异步的方式
}
if (this.state == "rejected") {
setTimeout(() => {
try {
let x = onFullFilled(this.reason);
judgePromise(p2, x, resolve, reject);
} catch (err) {
reject(err); //只要报错reject
}
}, 0) //同步无法使用p2,所以借用setiTimeout异步的方式
}
// 异步(理解触发时的下一刻1毫秒后没有反应,状态没有变化)
if (this.state == "pending") {
// 在pengding状态时,先把订阅者的事件存到数组里(订阅发布模式--订阅过程)
this.onResolvedCallbacks.push(() => {
setTimeout(() => {
try {
let x = onFullFilled(this.value);
judgePromise(p2, x, resolve, reject);
} catch (err) {
reject(err); //只要报错reject
}
}, 0) //同步无法使用p2,所以借用setiTimeout异步的方式
})
this.onRejectedCallbacks.push(() => {
setTimeout(() => {
try {
let x = onFullFilled(this.reason);
judgePromise(p2, x, resolve, reject);
} catch (err) {
reject(err); //只要报错reject
}
}, 0) //同步无法使用p2,所以借用setiTimeout异步的方式
})
}
})
return p2;
}
}