JavaScript内核与高级编程之:`JavaScript`的`Task Queue`:`Event Loop`中的任务优先级。

观众朋友们,晚上好!我是你们的老朋友,代码界的段子手,今天要跟大家聊聊JavaScript的“任务队列”——这个Event Loop里的“VIP包厢”。

既然是VIP包厢,那肯定有等级之分,谁先进谁后出,这里面可是大有门道。别看JavaScript平时挺随和,但在任务优先级这件事上,它可是个有原则的家伙。

咱们先来热热身,回顾一下Event Loop的基本概念:

Event Loop:JavaScript的“永动机”

简单来说,Event Loop就是JavaScript引擎用来处理异步任务的机制。它就像一个循环往复的传送带,不停地从任务队列中取出任务并执行。

  • Call Stack (调用栈): 存放当前正在执行的任务。
  • Task Queue (任务队列): 存放待执行的任务。Event Loop会不断地从这个队列中取出任务放到Call Stack中执行。
  • Microtask Queue (微任务队列): 存放优先级更高的任务,会在每次事件循环结束时清空。
  • Render Queue (渲染队列): 存放渲染相关的任务,浏览器会在合适的时机处理。

现在,重点来了,Task Queue可不是一个简单的FIFO(先进先出)队列,它里面藏着各种类型的任务,它们的优先级也不尽相同。

任务队列的分类:谁是“头等舱”乘客?

在JavaScript中,任务队列主要分为以下几种类型:

  1. 宏任务(Macrotask):

    • setTimeout
    • setInterval
    • setImmediate (Node.js)
    • requestAnimationFrame
    • I/O 操作 (例如文件读取、网络请求)
    • UI 渲染
    • Script (首次执行的script代码)
  2. 微任务(Microtask):

    • Promise.then
    • Promise.catch
    • Promise.finally
    • MutationObserver
    • process.nextTick (Node.js)

用表格来总结一下更清晰:

任务类型 任务列表 执行时机
宏任务 setTimeout, setInterval, I/O, UI渲染 每个事件循环周期都会取一个宏任务执行
微任务 Promise.then/catch/finally, MutationObserver 在每个宏任务执行完毕后,UI渲染之前,会尽可能清空微任务队列

任务执行顺序:Event Loop的“游戏规则”

Event Loop的执行流程大致如下:

  1. 执行一个宏任务(例如,执行一段script代码)。
  2. 检查微任务队列,如果有微任务,则全部执行,直到队列为空。
  3. 更新渲染(如果有需要)。
  4. 重复以上步骤,直到任务队列和微任务队列都为空。

这其中最关键的点在于:在执行完一个宏任务后,必须优先执行所有微任务,然后再进行下一次宏任务的执行。

实战演练:代码说话

光说不练假把式,咱们用代码来验证一下:

console.log('script start');

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

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

console.log('script end');

这段代码的执行结果是:

script start
script end
promise1
promise2
setTimeout

为什么是这个顺序?咱们来分析一下:

  1. 首先,执行script代码,console.log('script start') 输出 "script start"。
  2. 遇到 setTimeout,这是一个宏任务,被放入宏任务队列。
  3. 遇到 Promise.resolve().then(),这是一个微任务,被放入微任务队列。
  4. console.log('script end') 输出 "script end"。
  5. 第一个宏任务(script)执行完毕,开始检查微任务队列,发现有 promise1promise2 两个微任务,依次执行。
  6. 微任务队列清空后,开始执行下一个宏任务,也就是 setTimeout 中的回调函数,输出 "setTimeout"。

进阶篇:微任务的“连环套”

微任务的威力可不止于此,它还可以形成“连环套”,不断地向微任务队列中添加新的微任务。

console.log('start');

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

console.log('end');

这段代码的输出结果是:

start
end
promise1
promise2

注意:第一个then返回了一个新的Promise.resolve(),这意味着它会产生一个新的微任务,这个微任务会在下一个then中执行。

深入剖析:requestAnimationFrame的“小心机”

requestAnimationFrame 是一个特殊的宏任务,它主要用于执行动画相关的代码。它会在浏览器下一次重绘之前执行,并且会尽可能保持动画的流畅性。

function animate() {
  requestAnimationFrame(animate);
  // 在这里更新动画状态
  console.log('animation frame');
}

animate();

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

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

这段代码的执行顺序比较复杂,requestAnimationFrame 的回调会在每次浏览器重绘之前执行,而微任务会在每次宏任务执行完毕后立即执行。setTimeout则是在未来的某个宏任务中执行。

Node.js中的Event Loop:有所不同,但本质不变

Node.js也使用了Event Loop机制,但是与浏览器环境略有不同。Node.js的Event Loop有多个阶段,每个阶段都会执行特定类型的任务。

Node.js Event Loop的六个阶段:

  1. Timers: 执行 setTimeoutsetInterval 的回调。
  2. Pending callbacks: 执行延迟到下一个循环迭代的 I/O 回调。
  3. Idle, prepare: 仅供内部使用。
  4. Poll: 检索新的 I/O 事件; 执行与 I/O 相关的回调(除了 timeout,interval 和 setImmediate 之外);node 将在适当的时候阻塞在这里。
  5. Check: 执行 setImmediate 回调。
  6. Close callbacks: 执行一些关闭的回调函数, 例如:socket.on('close', ...)

Node.js中也有微任务,process.nextTickPromise 的回调函数都属于微任务。process.nextTick 的优先级高于 Promise 的回调函数。

常见误区:别把宏任务和微任务混为一谈

很多开发者容易把宏任务和微任务混淆,认为它们都是一样的。但实际上,它们的执行时机和优先级是不同的。

  • 误区一:setTimeout和Promise.then的执行顺序一样?

    这是最常见的误区。setTimeout 是宏任务,Promise.then 是微任务。微任务的执行优先级高于宏任务。

  • 误区二:微任务队列会无限增长?

    理论上,微任务队列可以无限增长,但是如果微任务队列一直不为空,会导致Event Loop无法继续执行,从而造成“卡死”的现象。所以,要避免在微任务中添加过多的任务。

性能优化:合理利用任务优先级

了解任务优先级可以帮助我们更好地优化JavaScript代码的性能。

  • 优先使用微任务: 对于一些需要尽快执行的任务,可以考虑使用微任务,例如更新DOM、处理用户输入等。
  • 避免长时间运行的宏任务: 如果一个宏任务需要执行很长时间,可能会阻塞Event Loop,导致页面卡顿。可以将任务分解成多个小任务,或者使用Web Worker来执行耗时操作。
  • 合理使用requestAnimationFrame: requestAnimationFrame 可以帮助我们创建流畅的动画效果,但是也要注意不要在回调函数中执行过多的计算,以免影响性能。
  • 减少不必要的微任务: 避免创建不必要的微任务,可以减少Event Loop的负担。

总结:掌握Event Loop,玩转JavaScript

Event Loop是JavaScript的核心机制之一,理解Event Loop的原理和任务优先级,可以帮助我们编写更高效、更可靠的代码。

记住以下几点:

  • JavaScript使用Event Loop来处理异步任务。
  • 任务队列分为宏任务队列和微任务队列。
  • 微任务的执行优先级高于宏任务。
  • Node.js也有Event Loop,但与浏览器环境略有不同。

希望今天的分享能帮助大家更好地理解JavaScript的“任务队列”,在代码的世界里更加游刃有余! 下次再见!

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