怎么理解瀏覽器事件循環(huán)

本篇內(nèi)容介紹了“怎么理解瀏覽器事件循環(huán)”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

為什么要有事件循環(huán)

JS引擎

要回答這個(gè)問題，我們先來看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

function c() {}  function b() {      c();  }  function a() {      b();  }  a();

以上一段簡(jiǎn)單的JS代碼，究竟是怎么被瀏覽器執(zhí)行的？

首先，瀏覽器想要執(zhí)行JS腳本，需要一個(gè)“東西”，將JS腳本（本質(zhì)上是一個(gè)純文本），變成一段機(jī)器可以理解并執(zhí)行的計(jì)算機(jī)指令。這個(gè)“東西”就是JS引擎，它實(shí)際上會(huì)將JS腳本進(jìn)行編譯和執(zhí)行，整個(gè)過程非常復(fù)雜，這里不再過多介紹，感興趣可以期待下我的V8章節(jié)，如無(wú)特殊說明，以下都拿V8來舉例子。

有兩個(gè)非常核心的構(gòu)成，執(zhí)行棧和堆。執(zhí)行棧中存放正在執(zhí)行的代碼，堆中存放變量的值，通常是不規(guī)則的。

當(dāng)V8執(zhí)行到a()這一行代碼的時(shí)候，a會(huì)被壓入棧頂。

在a的內(nèi)部，我們碰到了b()，這個(gè)時(shí)候b被壓入棧頂。

在b的內(nèi)部，我們又碰到了c()，這個(gè)時(shí)候c被壓入棧頂。

c執(zhí)行完畢之后，會(huì)從棧頂移除。

函數(shù)返回到b，b也執(zhí)行完了，b也從棧頂移除。

同樣a也會(huì)被移除。

整個(gè)過程用動(dòng)畫來表示就是這樣的：

(在線觀看)

這個(gè)時(shí)候我們還沒有涉及到堆內(nèi)存和執(zhí)行上下文棧，一切還比較簡(jiǎn)單，這些內(nèi)容我們放到后面來講。

DOM 和 WEB API

現(xiàn)在我們有了可以執(zhí)行JS的引擎，但是我們的目標(biāo)是構(gòu)建用戶界面，而傳統(tǒng)的前端用戶界面是基于DOM構(gòu)建的，因此我們需要引入DOM。DOM是文檔對(duì)象模型，其提供了一系列JS可以直接調(diào)用的接口，理論上其可以提供其他語(yǔ)言的接口，而不僅僅是JS。 而且除了DOM接口可以給JS調(diào)用，瀏覽器還提供了一些WEB API。 DOM也好，WEB API也好，本質(zhì)上和JS沒有什么關(guān)系，完全不一回事。JS對(duì)應(yīng)的ECMA規(guī)范，V8用來實(shí)現(xiàn)ECMA規(guī)范，其他的它不管。 這也是JS引擎和JS執(zhí)行環(huán)境的區(qū)別，V8是JS引擎，用來執(zhí)行JS代碼，瀏覽器和Node是JS執(zhí)行環(huán)境，其提供一些JS可以調(diào)用的API即JS bindings。

由于瀏覽器的存在，現(xiàn)在JS可以操作DOM和WEB API了，看起來是可以構(gòu)建用戶界面啦。 有一點(diǎn)需要提前講清楚，V8只有棧和堆，其他諸如事件循環(huán)，DOM，WEB API它一概不知。原因前面其實(shí)已經(jīng)講過了，因?yàn)閂8只負(fù)責(zé)JS代碼的編譯執(zhí)行，你給V8一段JS代碼，它就從頭到尾一口氣執(zhí)行下去，中間不會(huì)停止。

另外這里我還要繼續(xù)提一下，JS執(zhí)行棧和渲染線程是相互阻塞的。為什么呢？ 本質(zhì)上因?yàn)镴S太靈活了，它可以去獲取DOM中的諸如坐標(biāo)等信息。 如果兩者同時(shí)執(zhí)行，就有可能發(fā)生沖突，比如我先獲取了某一個(gè)DOM節(jié)點(diǎn)的x坐標(biāo)，下一時(shí)刻坐標(biāo)變了。 JS又用這個(gè)“舊的”坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算然后賦值給DOM，沖突便發(fā)生了。 解決沖突的方式有兩種：

1. 鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)

2.  限制JS的能力，你只能在某些時(shí)候使用某些API。 這種做法極其復(fù)雜，還會(huì)帶來很多使用不便。

3.  JS和渲染線程不同時(shí)執(zhí)行就好了，一種方法就是現(xiàn)在廣泛采用的相互阻塞。 實(shí)際上這也是目前瀏覽器廣泛采用的方式。

單線程 or 多線程 or 異步

前面提到了你給V8一段JS代碼，它就從頭到尾一口氣執(zhí)行下去，中間不會(huì)停止。 為什么不停止，可以設(shè)計(jì)成可停止么，就好像C語(yǔ)言一樣？

假設(shè)我們需要獲取用戶信息，獲取用戶的文章，獲取用的朋友。

單線程無(wú)異步

由于是單線程無(wú)異步，因此我們?nèi)齻€(gè)接口需要采用同步方式。

fetchUserInfoSync().then(doSomethingA); // 1s  fetchMyArcticlesSync().then(doSomethingB);// 3s  fetchMyFriendsSync().then(doSomethingC);// 2s

由于上面三個(gè)請(qǐng)求都是同步執(zhí)行的，因此上面的代碼會(huì)先執(zhí)行fetchUserInfoSync，一秒之后執(zhí)行fetchMyArcticlesSync，再過三秒執(zhí)行fetchMyFriendsSync。 最可怕的是我們剛才說了JS執(zhí)行棧和渲染線程是相互阻塞的。 因此用戶就在這期間根本無(wú)法操作，界面無(wú)法響應(yīng)，這顯然是無(wú)法接受的。

多線程無(wú)異步

由于是多線程無(wú)異步，雖然我們?nèi)齻€(gè)接口仍然需要采用同步方式，但是我們可以將代碼分別在多個(gè)線程執(zhí)行，比如我們將這段代碼放在三個(gè)線程中執(zhí)行。

線程一：

fetchUserInfoSync().then(doSomethingA); // 1s

線程二：

fetchMyArcticlesSync().then(doSomethingB); // 3s

線程三：

fetchMyFriendsSync().then(doSomethingC); // 2s

由于三塊代碼同時(shí)執(zhí)行，因此總的時(shí)間最理想的情況下取決與最慢的時(shí)間，也就是3s，這一點(diǎn)和使用異步的方式是一樣的（當(dāng)然前提是請(qǐng)求之間無(wú)依賴）。為什么要說最理想呢？由于三個(gè)線程都可以對(duì)DOM和堆內(nèi)存進(jìn)行訪問，因此很有可能會(huì)沖突，沖突的原因和我上面提到的JS線程和渲染線程的沖突的原因沒有什么本質(zhì)不同。因此最理想情況沒有任何沖突的話是3s，但是如果有沖突，我們就需要借助于諸如鎖來解決，這樣時(shí)間就有可能高于3s了。 相應(yīng)地編程模型也會(huì)更復(fù)雜，處理過鎖的程序員應(yīng)該會(huì)感同身受。

單線程 + 異步

如果還是使用單線程，改成異步是不是會(huì)好點(diǎn)？問題的是關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)異步呢？這就是我們要講的主題 - 事件循環(huán)。

事件循環(huán)究竟是怎么實(shí)現(xiàn)異步的？

我們知道瀏覽器中JS線程只有一個(gè)，如果沒有事件循環(huán)，就會(huì)造成一個(gè)問題。 即如果JS發(fā)起了一個(gè)異步IO請(qǐng)求，在等待結(jié)果返回的這個(gè)時(shí)間段，后面的代碼都會(huì)被阻塞。 我們知道JS主線程和渲染進(jìn)程是相互阻塞的，因此這就會(huì)造成瀏覽器假死。 如何解決這個(gè)問題？ 一個(gè)有效的辦法就是我們這節(jié)要講的事件循環(huán)。

其實(shí)事件循環(huán)就是用來做調(diào)度的，瀏覽器和NodeJS中的事件循壞就好像操作系統(tǒng)的調(diào)度器一樣。操作系統(tǒng)的調(diào)度器決定何時(shí)將什么資源分配給誰(shuí)。對(duì)于有線程模型的計(jì)算機(jī)，那么操作系統(tǒng)執(zhí)行代碼的最小單位就是線程，資源分配的最小單位就是進(jìn)程，代碼執(zhí)行的過程由操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，整個(gè)調(diào)度過程非常復(fù)雜。 我們知道現(xiàn)在很多電腦都是多核的，為了讓多個(gè)core同時(shí)發(fā)揮作用，即沒有一個(gè)core是特別閑置的，也沒有一個(gè)core是特別累的。操作系統(tǒng)的調(diào)度器會(huì)進(jìn)行某一種神秘算法，從而保證每一個(gè)core都可以分配到任務(wù)。 這也就是我們使用NodeJS做集群的時(shí)候，Worker節(jié)點(diǎn)數(shù)量通常設(shè)置為core的數(shù)量的原因，調(diào)度器會(huì)盡量將每一個(gè)Worker平均分配到每一個(gè)core，當(dāng)然這個(gè)過程并不是確定的，即不一定調(diào)度器是這么分配的，但是很多時(shí)候都會(huì)這樣。

了解了操作系統(tǒng)調(diào)度器的原理，我們不妨繼續(xù)回頭看一下事件循環(huán)。 事件循環(huán)本質(zhì)上也是做調(diào)度的，只不過調(diào)度的對(duì)象變成了JS的執(zhí)行。事件循環(huán)決定了V8什么時(shí)候執(zhí)行什么代碼。V8只是負(fù)責(zé)JS代碼的解析和執(zhí)行，其他它一概不知。瀏覽器或者NodeJS中觸發(fā)事件之后，到事件的監(jiān)聽函數(shù)被V8執(zhí)行這個(gè)時(shí)間段的所有工作都是事件循環(huán)在起作用。

我們來小結(jié)一下：

1.  對(duì)于V8來說，它有：

•  調(diào)用棧（call stack）

  這里的單線程指的是只有一個(gè)call stack。只有一個(gè)call stack 意味著同一時(shí)間只能執(zhí)行一段代碼。

•  堆（heap）

1.  對(duì)于瀏覽器運(yùn)行環(huán)境來說：

•  WEB API

•  DOM API

•  任務(wù)隊(duì)列

事件來觸發(fā)事件循環(huán)進(jìn)行流動(dòng)

以如下代碼為例：

function c() {}  function b() {      c();  }  function a() {      setTimeout(b, 2000)  }  a();

執(zhí)行過程是這樣的：

(在線觀看)

因此事件循環(huán)之所以可以實(shí)現(xiàn)異步，是因?yàn)榕龅疆惒綀?zhí)行的代碼“比如fetch，setTimeout”，瀏覽器會(huì)將用戶注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)存起來，然后繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼。等到未來某一個(gè)時(shí)刻，“異步任務(wù)”完成了，會(huì)觸發(fā)一個(gè)事件，瀏覽器會(huì)將“任務(wù)的詳細(xì)信息”作為參數(shù)傳遞給之前用戶綁定的回調(diào)函數(shù)。具體來說，就是將用戶綁定的回調(diào)函數(shù)推入瀏覽器的執(zhí)行棧。

但并不是說隨便推入的，只有瀏覽器將當(dāng)然要執(zhí)行的JS腳本“一口氣”執(zhí)行完，要”換氣“的時(shí)候才會(huì)去檢查有沒有要被處理的“消息”。

如果于則將對(duì)應(yīng)消息綁定的回調(diào)函數(shù)推入棧。當(dāng)然如果沒有綁定事件，這個(gè)事件消息實(shí)際上會(huì)被丟棄，不被處理。比如用戶觸發(fā)了一個(gè)click事件，但是用戶沒有綁定click事件的監(jiān)聽函數(shù)，那么實(shí)際上這個(gè)事件會(huì)被丟棄掉。

我們來看一下加入用戶交互之后是什么樣的，拿點(diǎn)擊事件來說：

$.on('button', 'click', function onClick() {      setTimeout(function timer() {          console.log('You clicked the button!');          }, 2000);  }); console.log("Hi!");  setTimeout(function timeout() {      console.log("Click the button!");  }, 5000);  console.log("Welcome to loupe.");

上述代碼每次點(diǎn)擊按鈕，都會(huì)發(fā)送一個(gè)事件，由于我們綁定了一個(gè)監(jiān)聽函數(shù)。因此每次點(diǎn)擊，都會(huì)有一個(gè)點(diǎn)擊事件的消息產(chǎn)生，瀏覽器會(huì)在“空閑的時(shí)候”對(duì)應(yīng)將用戶綁定的事件處理函數(shù)推入棧中執(zhí)行。

偽代碼:

while (true) {      if (queue.length > 0) {          queue.processNextMessage()      }  }

動(dòng)畫演示：

(在線觀看)

加入宏任務(wù)&微任務(wù)

我們來看一個(gè)更復(fù)制的例子感受一下。

console.log(1)  setTimeout(() => {    console.log(2)  }, 0)  Promise.resolve().then(() => {      return console.log(3)  }).then(() => {      console.log(4)  })  console.log(5)

上面的代碼會(huì)輸出：1、5、3、4、2。 如果你想要非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忉尶梢詤⒖?whatwg 對(duì)其進(jìn)行的描述 -event-loop-processing-model。

下面我會(huì)對(duì)其進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的解釋。

•  瀏覽器首先執(zhí)行宏任務(wù)，也就是我們script（僅僅執(zhí)行一次）

•  完成之后檢查是否存在微任務(wù)，然后不停執(zhí)行，直到清空隊(duì)列

•  執(zhí)行宏任務(wù)

其中：

宏任務(wù)主要包含：setTimeout、setInterval、setImmediate、I/O、UI交互事件

微任務(wù)主要包含：Promise、process.nextTick、MutaionObserver 等

有了這個(gè)知識(shí)，我們不難得出上面代碼的輸出結(jié)果。

由此我們可以看出，宏任務(wù)&微任務(wù)只是實(shí)現(xiàn)異步過程中，我們對(duì)于信號(hào)的處理順序不同而已。如果我們不加區(qū)分，全部放到一個(gè)隊(duì)列，就不會(huì)有宏任務(wù)&微任務(wù)。這種人為劃分優(yōu)先級(jí)的過程，在某些時(shí)候非常有用。

加入執(zhí)行上下文棧

說到執(zhí)行上下文，就不得不提到瀏覽器執(zhí)行JS函數(shù)其實(shí)是分兩個(gè)過程的。一個(gè)是創(chuàng)建階段Creation Phase,一個(gè)是執(zhí)行階段Execution Phase。

同執(zhí)行棧一樣，瀏覽器每遇到一個(gè)函數(shù)，也會(huì)將當(dāng)前函數(shù)的執(zhí)行上下文棧推入棧頂。

舉個(gè)例子：

function a(num) {      function b(num) {          function c(num) {              const n = 3              console.log(num + n)          }          c(num);      }      b(num);  }  a(1);

遇到上面的代碼。 首先會(huì)將a的壓入執(zhí)行棧，我們開始進(jìn)行創(chuàng)建階段Creation Phase， 將a的執(zhí)行上下文壓入棧。然后初始化a的執(zhí)行上下文，分別是VO，ScopeChain（VO chain）和 This。 從這里我們也可以看出，this其實(shí)是動(dòng)態(tài)決定的。VO指的是variables, functions 和 arguments。 并且執(zhí)行上下文棧也會(huì)同步隨著執(zhí)行棧的銷毀而銷毀。

偽代碼表示：

const EC  = {      'scopeChain': { },      'variableObject': { },      'this': { }  }

我們來重點(diǎn)看一下ScopeChain(VO chain)。如上圖的執(zhí)行上下文大概長(zhǎng)這個(gè)樣子，偽代碼：

global.VO = {      a: pointer to a(),      scopeChain: [global.VO]  }  a.VO = {      b: pointer to b(),      arguments: {          0: 1      },      scopeChain: [a.VO, global.VO]  }  b.VO = {      c: pointer to c(),      arguments: {          0: 1      },      scopeChain: [b.VO, a.VO, global.VO]  }  c.VO = {      arguments: {          0: 1      },      n: 3      scopeChain: [c.VO, b.VO, a.VO, global.VO]  }

引擎查找變量的時(shí)候，會(huì)先從VOC開始找，找不到會(huì)繼續(xù)去VOB...，直到GlobalVO，如果GlobalVO也找不到會(huì)返回Referrence Error，整個(gè)過程類似原型鏈的查找。

值得一提的是，JS是詞法作用域，也就是靜態(tài)作用域。換句話說就是作用域取決于代碼定義的位置，而不是執(zhí)行的位置，這也就是閉包產(chǎn)生的本質(zhì)原因。 如果上面的代碼改造成下面的：

function c() {}  function b() {}  function a() {}  a()  b()  c()

或者這種：

function c() {}  function b() {      c();  }  function a() {      b();  }  a();

其執(zhí)行上下文棧雖然都是一樣的，但是其對(duì)應(yīng)的scopeChain則完全不同，因?yàn)楹瘮?shù)定義的位置發(fā)生了變化。拿上面的代碼片段來說,c.VO會(huì)變成這樣：

c.VO = {      scopeChain: [c.VO, global.VO]  }

也就是說其再也無(wú)法獲取到a和b中的VO了。

“怎么理解瀏覽器事件循環(huán)”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！