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javascript Event Loop

2019-08-25

javascript

1. 堆，栈，队列

堆（Heap）

堆是一种数据结构，是利用完全二叉树维护的一组数据，堆分为两种，一种为最大堆，一种为最小堆，将根节点最大的堆叫做最大堆或大根堆，根节点最小的堆叫做最小堆或小根堆。
堆是线性数据结构，相当于一维数组，有唯一后继。

栈（Stack）

栈在计算机科学中是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。 栈是一种数据结构，它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。
栈是只能在某一端插入和删除的特殊线性表。

队列（Queue）

特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。
进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。 队列中没有元素时，称为空队列。
队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）

2. Event loop

在JavaScript中，任务被分为两种，一种宏任务（MacroTask）也叫Task，一种叫微任务（MicroTask）。

  • MacroTask（宏任务）
    script全部代码、setTimeout、setInterval、setImmediate（浏览器暂时不支持，只有IE10支持，具体可见MDN）、I/O、UI Rendering。

  • MicroTask（微任务）
    Process.nextTick（Node独有）、Promise、Object.observe(废弃)、MutationObserver

3. 浏览器中的Event Loop

Javascript 有一个 main thread 主线程和 call-stack 调用栈(执行栈)，所有的任务都会被放到调用栈等待主线程执行。

JS调用栈

JS调用栈采用的是后进先出的规则，当函数执行的时候，会被添加到栈的顶部，当执行栈执行完成后，就会从栈顶移出，直到栈内被清空。

同步任务和异步任务

Javascript单线程任务被分为同步任务和异步任务，同步任务会在调用栈中按照顺序等待主线程依次执行，异步任务会在异步任务有了结果后，将注册的回调函数放入任务队列中等待主线程空闲的时候（调用栈被清空），被读取到栈内等待主线程的执行。

事件循环的进程模型

  • 择当前要执行的任务队列，选择任务队列中最先进入的任务，如果任务队列为空即null，则执行跳转到微任务（MicroTask）的执行步骤。
  • 将事件循环中的任务设置为已选择任务。
  • 执行任务。
  • 将事件循环中当前运行任务设置为null。
  • 将已经运行完成的任务从任务队列中删除。
  • microtasks步骤：进入microtask检查点。
  • 更新界面渲染。
  • 返回第一步。

执行进入microtask检查点时，用户代理会执行以下步骤：

  • 设置microtask检查点标志为true。
  • 当事件循环microtask执行不为空时：选择一个最先进入的microtask队列的microtask，将事件循环的microtask设置为已选择的microtask，运行microtask，将已经执行完成的microtask为null，移出microtask中的microtask。
  • 清理IndexDB事务
  • 设置进入microtask检查点的标志为false。

执行栈在执行完同步任务后，查看执行栈是否为空，如果执行栈为空，就会去检查微任务(microTask)队列是否为空，如果为空的话，就执行Task（宏任务），否则就一次性执行完所有微任务。
每次单个宏任务执行完毕后，检查微任务(microTask)队列是否为空，如果不为空的话，会按照先入先出的规则全部执行完微任务(microTask)后，设置微任务(microTask)队列为null，然后再执行宏任务，如此循环。

4. setTimeout Promise

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console.log('script start');

setTimeout(function() {
  console.log('start setTimeout');
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise4');
  })
  console.log('end setTimeout');
}, 0);

Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise1');
}).then(function() {
  console.log('promise2');
});
console.log('script end');

第一次执行：
执行同步代码，将宏任务（Tasks）和微任务(Microtasks)划分到各自队列中。

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Tasks：run script、 setTimeout callback

Microtasks：Promise then	

JS stack: script	
Log: script start、script end。

第二次执行：
执行宏任务run script后，检测到微任务(Microtasks)队列中不为空，执行Promise1，执行完成Promise1后，调用Promise2.then，放入微任务(Microtasks)队列中，再执行Promise2.then。

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Tasks：run script、 setTimeout callback

Microtasks：Promise then Promise then	

JS stack: Promise1 callback	
Log: script start、script end、promise1、promise2
// 2
Tasks：run script、 setTimeout callback

Microtasks：Promise then 	

JS stack: Promise2 callback	
Log: script start、script end、promise1、promise2

第三次执行：
当微任务(Microtasks)队列中为空时，执行宏任务（Tasks），
执行setTimeout同步代码，将宏任务（setTimeout）的微任务(Microtasks)划分到各自队列中。。

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Tasks：setTimeout callback

Microtasks： Promise then

JS stack: setTimeout callback
Log: script start、script end、promise1、promise2、start setTimeout、 end setTimeout

第四次执行：
执行宏任务setTimeout后，检测到微任务(Microtasks)队列中不为空，执行Promise3

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Tasks：setTimeout callback

Microtasks： Promise then

JS stack: promise3 callback
Log: script start、script end、promise1、promise2、start setTimeout、 end setTimeout、 promise3

最后清空Tasks队列和JS stack。

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Tasks：

Microtasks： 

JS stack:
Log: script start、script end、promise1、promise2、start setTimeout、 end setTimeout、 promise3

5. Async await

async/await 在底层转换成了 promise 和 then 回调函数。
也就是说，这是 promise 的语法糖。
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。
async/await 的实现，离不开 Promise。从字面意思来理解，async 是“异步”的简写，而 await 是 async wait 的简写可以认为是等待异步方法执行完成。

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console.log('script start') // 1

async function async1() {
  await async2()
  console.log('async1 end') // 5, async 的 then
}
async function async2() {
  console.log('async2 end') // 2
}

async1()

setTimeout(function() {
  console.log('setTimeout')
}, 0)

new Promise(resolve => {
  console.log('Promise') // 3
  resolve()
})
  .then(function() {
    console.log('promise1') // 6
  })
  .then(function() {
    console.log('promise2') // 7
  })

console.log('script end') // 4
task run script(include async1(), promise resolve), setTimeout
microTask async1 then, Promise then,