微任务队列:Promise, `async/await` 与 `queueMicrotask` 的执行原理

好嘞,各位看官老爷们,今天咱们不聊风花雪月,来点硬核的!咱们要聊聊JavaScript世界的“幕后英雄”——微任务队列。这玩意儿,听着玄乎,其实就像咱们生活中的“加急件”,优先级高,必须要先处理,不然程序就会“卡壳”。

咱们今天就围绕Promise、async/awaitqueueMicrotask这三个“微任务三剑客”,来一场深入浅出的探险,保证让您听得懂、记得住,还能用得溜!

一、开场白:JavaScript的“小心脏”——事件循环

在进入微任务的世界之前,咱们得先了解一下JavaScript的“小心脏”——事件循环(Event Loop)。这玩意儿就像一个永动机,不停地从任务队列(Task Queue)里取出任务执行。

您可以把任务队列想象成一个等待处理的“待办事项清单”,里面塞满了各种各样的任务,比如:

  • 用户点击按钮(Click事件)
  • 定时器到时(setTimeout/setInterval)
  • HTTP请求完成(XMLHttpRequest)

事件循环就像一个勤劳的“管家”,它会按照先进先出的顺序,从任务队列里取出任务,交给JavaScript引擎去执行。

但是,问题来了!如果某个任务执行时间过长,比如一个复杂的计算,就会阻塞事件循环,导致页面卡顿,用户体验极差。

所以,JavaScript引入了微任务队列(Microtask Queue)这个“VIP通道”,专门用来处理一些优先级更高的任务。

二、微任务队列:JavaScript的“加急通道”

微任务队列就像一个“加急通道”,里面的任务优先级高于普通任务,会在当前任务执行完毕后,立即执行。

您可以把微任务队列想象成一个“紧急联络人清单”,里面都是一些非常重要的任务,比如:

  • Promise的回调函数(.then/.catch/.finally)
  • async/await语法中的await之后的代码
  • queueMicrotask函数注册的回调

事件循环在执行完一个宏任务(比如一个点击事件)之后,会立即检查微任务队列,如果队列里有任务,就立即执行,直到队列为空,然后再去任务队列里取下一个宏任务。

三、微任务三剑客:Promise、async/awaitqueueMicrotask

好了,铺垫了这么多,咱们终于要进入正题了!下面咱们来逐一认识一下微任务队列里的“三剑客”:Promise、async/awaitqueueMicrotask

1. Promise:异步编程的“救星”

Promise是JavaScript中处理异步操作的利器。它可以让我们摆脱回调地狱,让代码更加清晰易懂。

一个Promise对象代表一个异步操作的最终完成(成功)或失败。Promise有三种状态:

  • pending (进行中): 初始状态,既没有被fulfilled,也没有被rejected。
  • fulfilled (已成功): 意味着操作成功完成。
  • rejected (已失败): 意味着操作失败。

Promise最常用的方法是.then().catch().finally()。这些方法都会返回一个新的Promise对象,并且会将回调函数添加到微任务队列中。

// 示例代码:Promise的使用
let promise = new Promise((resolve, reject) => {
  console.log("Promise开始执行");
  setTimeout(() => {
    resolve("Promise已完成"); // 模拟异步操作
  }, 1000);
});

promise.then(value => {
  console.log("then: " + value); // Promise成功的回调
});

console.log("Promise之后的代码");

// 输出顺序:
// Promise开始执行
// Promise之后的代码
// (1秒后) then: Promise已完成

解释:

  1. 首先,Promise构造函数会立即执行。
  2. console.log("Promise之后的代码")会立即执行,因为Promise是异步的,不会阻塞主线程。
  3. 1秒后,setTimeout的回调函数执行,resolve("Promise已完成")会将Promise的状态改为fulfilled,并将.then()的回调函数添加到微任务队列中。
  4. 当前宏任务执行完毕后,事件循环会立即执行微任务队列中的任务,也就是.then()的回调函数,输出then: Promise已完成

2. async/await:异步编程的“语法糖”

async/await是ES2017引入的语法糖,它可以让我们以同步的方式编写异步代码,让代码更加简洁易读。

async函数会返回一个Promise对象。await关键字只能在async函数中使用,它可以暂停async函数的执行,直到Promise对象的状态变为fulfilledrejected

// 示例代码:async/await的使用
async function fetchData() {
  console.log("fetchData开始执行");
  let response = await new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve("数据已获取"); // 模拟异步操作
    }, 1000);
  });
  console.log("fetchData: " + response);
}

console.log("fetchData之前的代码");
fetchData();
console.log("fetchData之后的代码");

// 输出顺序:
// fetchData之前的代码
// fetchData开始执行
// fetchData之后的代码
// (1秒后) fetchData: 数据已获取

解释:

  1. console.log("fetchData之前的代码")会立即执行。
  2. fetchData()函数会被调用,console.log("fetchData开始执行")会立即执行。
  3. await new Promise(...)会暂停fetchData()函数的执行,直到Promise对象的状态变为fulfilled
  4. console.log("fetchData之后的代码")会立即执行,因为await会暂停fetchData()函数的执行。
  5. 1秒后,setTimeout的回调函数执行,resolve("数据已获取")会将Promise的状态改为fulfilled,并将await之后的代码添加到微任务队列中。
  6. 当前宏任务执行完毕后,事件循环会立即执行微任务队列中的任务,也就是await之后的代码,输出fetchData: 数据已获取

重点:await之后的代码会被添加到微任务队列中! 这也是理解async/await的关键。

3. queueMicrotask:手动添加微任务的“瑞士军刀”

queueMicrotask是一个相对较新的API,它可以让我们手动将一个回调函数添加到微任务队列中。

这个API非常有用,可以在某些情况下优化代码的性能,或者解决一些奇怪的bug。

// 示例代码:queueMicrotask的使用
console.log("开始");

queueMicrotask(() => {
  console.log("queueMicrotask回调");
});

console.log("结束");

// 输出顺序:
// 开始
// 结束
// queueMicrotask回调

解释:

  1. console.log("开始")会立即执行。
  2. queueMicrotask(() => { ... })会将回调函数添加到微任务队列中。
  3. console.log("结束")会立即执行。
  4. 当前宏任务执行完毕后,事件循环会立即执行微任务队列中的任务,也就是queueMicrotask的回调函数,输出queueMicrotask回调

四、微任务队列的优先级:Promise > async/await > queueMicrotask

很多文章会说,微任务队列的优先级是 Promise > async/await > queueMicrotask。 但实际上,这种说法是不准确的。

更准确的说法是,它们加入队列的顺序决定了执行顺序。 这三个API都会将回调函数添加到微任务队列中,而事件循环会按照先进先出的顺序执行微任务队列中的任务。

换句话说,谁先进入队列,谁就先执行。

五、宏任务 vs. 微任务:一场“赛跑”

为了更好地理解宏任务和微任务的关系,咱们可以把它们想象成一场“赛跑”。

  • 宏任务就像长跑运动员,需要花费较长的时间才能完成比赛。
  • 微任务就像短跑运动员,速度很快,可以迅速完成比赛。

在每一轮事件循环中,事件循环会先执行一个宏任务,然后立即执行微任务队列中的所有任务,直到队列为空。然后再去任务队列里取下一个宏任务。

所以,微任务总是比下一个宏任务先执行。

六、经典面试题:微任务执行顺序

光说不练假把式,咱们来做一道经典的面试题,巩固一下所学知识:

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');

// 预测输出结果:
// script start
// script end
// promise1
// promise2
// setTimeout

解释:

  1. console.log('script start')会立即执行。
  2. setTimeout会将回调函数添加到任务队列中。
  3. Promise.resolve().then(...)会将第一个then的回调函数添加到微任务队列中。
  4. console.log('script end')会立即执行。
  5. 当前宏任务执行完毕后,事件循环会立即执行微任务队列中的任务,也就是第一个then的回调函数,输出promise1
  6. 第一个then的回调函数执行完毕后,会将第二个then的回调函数添加到微任务队列中。
  7. 事件循环会继续执行微任务队列中的任务,也就是第二个then的回调函数,输出promise2
  8. 微任务队列为空后,事件循环会从任务队列中取出setTimeout的回调函数执行,输出setTimeout

七、注意事项:防止“微任务风暴”

虽然微任务可以提高代码的执行效率,但是如果使用不当,也会导致性能问题。

如果微任务队列中的任务过多,会导致事件循环长时间停留在微任务队列中,无法执行下一个宏任务,从而导致页面卡顿。

这种情况被称为“微任务风暴”(Microtask Starvation)。

所以,在使用微任务时,一定要注意控制微任务的数量,避免“微任务风暴”。

八、总结:微任务的“葵花宝典”

好了,各位看官老爷们,今天的“微任务探险”就到此结束了。希望通过今天的讲解,您对微任务队列有了更深入的理解。

记住,微任务就像JavaScript的“加急通道”,可以提高代码的执行效率。但是,在使用时一定要注意控制微任务的数量,避免“微任务风暴”。

掌握了微任务的“葵花宝典”,您就可以在JavaScript的世界里更加游刃有余,写出更加高效、流畅的代码!

表格总结:

特性 宏任务 (Task) 微任务 (Microtask)
定义 浏览器为了协调任务执行顺序而设立的队列,比如:用户交互、定时器、网络请求 在当前宏任务执行结束后立即执行的任务,优先级高于宏任务。
例子 setTimeout, setInterval, DOM事件, UI渲染, I/O Promise.then, async/await, queueMicrotask
执行时机 每个宏任务执行完毕后 在当前宏任务执行完毕后,下一个宏任务开始之前。
优先级
影响 影响页面响应速度,可能导致卡顿 影响页面响应速度,过度使用可能导致“微任务风暴”

希望这篇文章能帮助你更好地理解微任务,并能在实际开发中灵活应用。 如果觉得有用,请点个赞,鼓励一下我这个“野生”编程专家! 😉

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