eventLoop、宏任务、微任务 - 掘金

在解释标题前，我们先了解一下JavaScript的编译过程与运行机制： JavaScript引擎，不是逐条解释执行javaScript代码，而是按照代码块一段段解释执行。 一、编译阶段 对于常见编译型语言来说，编译步骤分为：词法分析->语法分析->语义检查->代码优化和字节生成。对于解释型语言来说，通过词法分析和语法分析得到语法树后，就可以开始解释执行了。当JavaScript解释器在构造语法树的时候，如果发现无法构造，就会报语法错误，并结束整个代码块的解析。 二、执行过程 在解释过程中，JavaScript引擎是严格按着作用域机制来执行的。JavaScript语法采用的是词法作用域，也就是说JavaScript的变量和函数作用域是在定义时决定的，而不是执行时决定的，由于词法作用域取决于源代码结构，所以JavaScript解释器只需要通过静态分析就能确定每个变量、函数的作用域，这种作用域也称为静态作用域。

下面再来谈谈标题内容：

**宏任务（macrotask）：**又称为task，可以理解为每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）。包括：script(整个代码块)，I/O，xhr，setTimeout，setInterval，setImmediate（仅Node），requestAnimationFrame（仅浏览器），UI交互事件, postMessage, MessageChannel 微任务（microtask）：又称为job，可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务。包括：Promise.then catch finally， await后面代码，process.nextTick（仅Node）

注意：new Promise在实例化的过程中所执行的代码都是同步进行的，而then中注册的回调才是异步执行的。async/await底层是基于Promise封装的，所以await前面的代码相当于new Promise，是同步进行的，await后面的代码相当于then，才是异步进行的

Event Loop：JavaScript是单线程脚本语言，同一时间不能处理多个任务，所以何时执行宏任务，何时执行微任务？我们需要有这样的一个判断逻辑存在。这个判断逻辑被称为事件循环。

事件循环的过程如下：

1. JS引擎（唯一主线程）按顺序解析代码，遇到函数声明，直接跳过，遇到函数调用，入栈；
2. 如果是同步函数调用，直接执行得到结果，同步函数弹出栈，继续下一个函数调用；
3. 如果是异步函数调用，分发给Web API（多个辅助线程），异步函数弹出栈，继续下一个函数调用；
4. Web API中，异步函数在相应辅助线程中处理完成后，即异步函数达到触发条件了（比如setTimeout设置的10s后），如果异步函数是宏任务，则入宏任务消息队列，如果是微任务，则入微任务消息队列；
5. Event Loop不停地检查主线程的调用栈与回调队列，当调用栈空时，就把微任务消息队列中的第一个任务推入栈中执行，执行完成后，再取第二个微任务，直到微任务消息队列为空；然后
   去宏任务消息队列中取第一个宏任务推入栈中执行，当该宏任务执行完成后，在下一个宏任务执行前，再依次取出微任务消息队列中的所有微任务入栈执行。
6. 上述过程不断循环，每当微任务队列清空，可作为本轮事件循环的结束。

有几个关键点如下：

1. 所有微任务总会在下一个宏任务之前全部执行完毕，宏任务必然是在微任务之后才执行的（因为微任务实际上是宏任务的其中一个步骤）。
2. 宏任务按顺序执行，且浏览器在每个宏任务之间渲染页面
3. 所有微任务也按顺序执行，且在以下场景会立即执行所有微任务

• 每个回调之后且js执行栈中为空。
• 每个宏任务结束后。

我们通过几个示例来加深一下理解：

setTimeout(_ => console.log(4))

new Promise(resolve => {
  resolve()
  console.log(1)
}).then(_ => {
  console.log(3)
})

console.log(2)

流程如下：

1. 整体script作为第一个宏任务进入主线程，遇到setTimeout入栈处理，发现是异步函数（宏任务），出栈，移交给Web API处理，0秒等待后，将回调函数加到宏任务队列尾部；
2. 遇到new Promise,入栈处理，发现是同步任务，直接执行，console输出1；
3. 遇到then，入栈处理，发现是异步函数（微任务），出栈，移交给Web API处理，将回调函数加入微任务队列尾部；
4. 遇到console.log(2)，入栈处理，同步任务，直接console输出2, 出栈;
5. 栈已清空，检查微任务队列；
6. 取出第一个回调函数，入栈处理，发现是同步任务，直接console输出3, 出栈；
7. 继续从取微任务队列中取下一个，发现微任务队列已清空，结束第一轮事件循环；
8. 从宏任务队列中取出第一个宏任务，入栈处理，发现是同步任务，直接console输出4；

所以，最终输出结果为：1 > 2 > 3 > 4

我们先稍微改变一下：

setTimeout(_ => console.log(4))

new Promise(resolve => {
  resolve()
  console.log(1)
}).then(_ => {
  console.log(3)
  Promise.resolve().then(_ => {
    console.log('before timeout')
  }).then(_ => {
    Promise.resolve().then(_ => {
      console.log('also before timeout')
    })
  })
})

console.log(2)

最终输出结果为：1 > 2 > 3 > before timeout > also before timeout > 4

before timeout与also before timeout在4之前输出的原因是，在微任务执行的过程中，新产生的微任务会被直接添加到微任务队列尾部，并在下一宏任务执行之前，全部执行掉。
而如果在微任务执行的过程中，新产生了宏任务，则会进入到宏任务队列尾部，按照宏任务顺序在后面的事件循环中执行。

再来看一个嵌套的示例：

Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)

最后输出结果是Promise1 > setTimeout1 > Promise2 > setTimeout2

1. 一开始执行栈的同步任务执行完毕，会去 microtasks queues 找，清空 microtasks queues ，输出Promise1，同时会生成一个异步任务 setTimeout1
2. 去宏任务队列查看此时队列是 setTimeout1 在 setTimeout2 之前，因为setTimeout1执行栈一开始的时候就开始异步执行,所以输出 setTimeout1
3. 在执行setTimeout1时会生成Promise2的一个 microtasks ，放入 microtasks queues 中，接着又是一个循环，去清空 microtasks queues ，输出 Promise2
4. 清空完 microtasks queues ，就又会去宏任务队列取一个，这回取的是 setTimeout2

最后来一个复杂的示例，检测一下是否真正掌握了事件循环的机制。

console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
process.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})

最终的输出结果为1，7，6，8，2，4，3，5，9，11，10，12。

看个题目：

async function a1 () {
    console.log('a1 start')
    await a2()
    console.log('a1 end')
}
async function a2 () {
    console.log('a2')
}

console.log('script start')

setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout')
}, 0)

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('promise1')
})

a1()

let promise2 = new Promise((resolve) => {
    resolve('promise2.then')
    console.log('promise2')
})

promise2.then((res) => {
    console.log(res)
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('promise3')
    })
})
console.log('script end')

结果（chrome浏览器中）： script start

a1 start

a2

promise2

script end

promise1

a1 end

promise2.then

promise3

setTimeout

注意：每次我们使用 await, 解释器都创建一个 promise 对象，然后把剩下的 async 函数中的操作放到 then 回调函数中。

参考文档：zhuanlan.zhihu.com/p/136366037