js 事件循环与 macroµ 任务队列 - 前端面试进阶
背景
一天惬意的下午。朋友给我分享了一道头条面试题,如下:
这个题目主要是考察对同步任务、异步任务:setTimeout、promise、async/await 的执行顺序的理解程度。(建议大家也自己先做一下 o)
当时由于我对 async、await 了解的不是很清楚,答案错的千奇百怪 :(),就不记录了,然后我就去看文章理了理思路。现在写在下面以供日后参考。
js 事件轮询的一些概念
这里首先需要明白几个概念:同步任务、异步任务、任务队列、microtask、macrotask
同步任务指的是,在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务;
异步任务指的是,不进入主线程、而进入"任务队列"(task queue)的任务,等待同步任务执行完毕之后,轮询执行异步任务队列中的任务
macrotask 即宏任务,宏任务队列等同于我们常说的任务队列,macrotask 是由宿主环境分发的异步任务,事件轮询的时候总是一个一个任务队列去查看执行的,"任务队列"是一个先进先出的数据结构,排在前面的事件,优先被主线程读取。
microtask 即微任务,是由 js 引擎分发的任务,总是添加到当前任务队列末尾执行。另外在处理 microtask 期间,如果有新添加的 microtasks,也会被添加到队列的末尾并执行。注意与 setTimeout(fn,0)的区别:
setTimeOut(fn(),0)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。
总结一下:
task queue、microtask、macrotask
An event loop has one or more task queues.(task queue is macrotask queue)
Each event loop has a microtask queue.
task queue = macrotask queue != microtask queue
a task may be pushed into macrotask queue,or microtask queue
when a task is pushed into a queue(micro/macro),we mean preparing work is finished,so the task can be executed now.
所以我们可以得到 js 执行顺序是:
开始 -> 取第一个 task queue 里的任务执行(可以认为同步任务队列是第一个 task queue) -> 取 microtask 全部任务依次执行 -> 取下一个 task queue 里的任务执行 -> 再次取出 microtask 全部任务执行 -> … 这样循环往复
参考:前端进阶面试题详细解答
常见的一些宏任务和微任务:
macrotask:
setTimeout
setInterval
setImmediate
requestAnimationFrame
I/O
UI rendering
microtask:
process.nextTick
Promises
Object.observe
MutationObserver
Promise、Async、Await 都是一种异步解决方案
Promise 是一个构造函数,调用的时候会生成 Promise 实例。当 Promise 的状态改变时会调用 then 函数中定义的回调函数。我们都知道这个回调函数不会立刻执行,他是一个微任务会被添加到当前任务队列中的末尾,在下一轮任务开始执行之前执行。
async/await 成对出现,async 标记的函数会返回一个 Promise 对象,可以使用 then 方法添加回调函数。await 后面的语句会同步执行。但 await 下面的语句会被当成微任务添加到当前任务队列的末尾异步执行。
我们来看一下答案
不记得题的!继续往下看,温馨的准备了题目,不用往上翻 :)
=node10 版本是这个结果: script start -> async1 start -> async2 -> promise1 -> script end -> promise2 -> async1 end -> setTimeout
<node10 版本是这个结果: script start -> async1 start -> async2 -> promise1 -> script end -> async1 end -> promise2 -> setTimeout
按照上面写的 js 执行顺序就可以得到正确结果,但最后却又存在两个答案,为什么会出现两种结果呢?我们可以看到两种结果中就是 async1 end 和 Promise2 之间的顺序出现差别,我猜想是因为不同版本的 node 对 await 的执行方法不同,导致 await 下面的代码进入任务队列的时间点不同。具体参见 如何在 V8 中优化 JavaScript 异步编程? 里面的《深入了解 await》
简单理解如下:
正对上面的这两种差异主要是:
当 Promise.resolve 的参数为 promise 对象时直接返回这个 Promise 对象,then 函数在这个 Promise 对象发生改变后立刻执行。
旧版的解析 await 时会重新生成一个 Promise 对象。尽管该 promise 确定会 resolve 为 p,但这个过程本身是异步的,也就是现在进入队列的是新 promise 的 resolve 过程,所以该 promise 的 then 不会被立即调用,而要等到当前队列执行到前述 resolve 过程才会被调用,然后再执行 then 函数。(下面的练习一下的例子会讲解当 resolve()参数为 promise 时会怎么执行)
不用担心这个题没解,真相只有一个。根据 TC39 最近决议,await 将直接使用 Promise.resolve() 相同语义。
最后我们以最新决议来分析这个题目的可能的执行过程(在 Chrome 环境下):
定义函数 async1、async2。输出'script start'
将 setTimeout 里面的回调函数(宏任务)添加到下一轮任务队列。因为这段代码前面没有执行任何的异步操作且等待时间为 0s。所以回调函数会被立刻放到下一轮任务队列的开头。
执行 async1。我们知道 async 函数里面 await 标记之前的语句和 await 后面的语句是同步执行的。所以这里先后输出"async1 start",’async2 start‘.
这时暂停执行下面的语句,下面的语句被放到当前队列的最后。
继续执行同步任务。
输出 ‘Promise1’。将 then 里面的函数放在当前队列的最后。
然后输出‘script end’,注意这时只是同步任务执行完了,当前任务队列的任务还没有执行完毕,还有两个微任务被添加进来了!队列是先进先出的结构,所以这里先输出 ‘async1 end’ 再输出 ‘Promise2’,这时第一轮任务队列才真算执行完了。
然后执行下一个任务列表的任务。执行 setTimeout 里面的异步函数。输出‘setTimeout’。
练习一下
stackoverflow 上的一道题目
结果:promise1 -> promise2 -> resolvePromise resolved -> promise3
这道题真的是非常费解了。为什么'resolvePromise resolved'会在第三行才显示呢?和舍友讨论了一晚上无果。
其实这个题目的难点就在于 resolve 一个 Promise 对象,js 引擎会怎么处理。我们知道 Promise.resolve()的参数为 Promise 对象时,会直接返回这个 Promise 对象。但当 resolve()的参数为 Promise 对象时,情况会有所不同:
所以这里第一次执行到这儿的时候:
第一个 then 函数里面的
() => resolvedPromise.then(resolve, reject)
为 microtask。会被放入当前任务列表的最后然后是 Promise1 被放入任务列表的最后。
没有同步操作了开始执行任务列表,这时因为 resolvedPromise 是一个已经 resolved 的 Promise 直接执行 then 函数,将 then 函数中的 resole()函数放入当前队列的最后,然后输出 Promise1。
将 Promise2 放入队列的最后。执行 resole()
这时的 resolvePromise 终于变成了一个 resolved 状态的 Promise 对象了,将‘resolvePromise resolved’放入当前任务列表的最后。输出 Promise2。
将 Promise3 放到当前任务队列的最后。输出 resolvePromise resolved。最后输出 Promise3.
结束!这里面的几段代码是比较重要的,解释了 js 会按照什么样的方式来执行这些新特性。
最后如果有误,欢迎指正。
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