彻底理解 JS Event Loop（浏览器环境）

[daihere1993]

最近罗列了一些软件开发基础知识点，计划逐一的、彻底的理解每一个知识点，并为每个知识点写一篇详细的，图文并茂的文章。这篇是关于浏览器环境下 JS 的 Event Loop 机制（如有错误，欢迎指出）。

浏览器线程

我们常说 JS 是单线程语言，但是别忘了常见的浏览器内核可都是多线程的，多个线程间会进行不断通讯，通常会有如下几个线程：

• GUI 渲染线程
• JS 引擎线程
• 定时器线程
• 事件触发线程
• 异步 HTTP 请求线程

Microtask 与 Macrotask

在大多数解释 JS Event Loop 的文章中，鲜有谈及 Miscrotask 和 Macrotask 这两个概念，但这两个概念却是非常的重要，我在翻阅 Zone.js Primer 时，里面就经常会提及这两个概念，当时也是看的云里雾里的，这也是我写这篇文章的原因之一。

setTimeout(function () {
    console.log('timeout1');
}, 0);

console.log('start');

Promise.resolve().then(function () {
    console.log('promise1');
    Promise.resolve().then(function () {
        console.log('promise2');
    });
    setTimeout(function () {
        Promise.resolve().then(function () {
            console.log('promise3');
        });
        console.log('timeout2')
    }, 0);
});

console.log('done');

以上代码最后会输出什么呢？如果你能很快的回答出来，你大概就已经掌握了 Event Loop 的实际运用了，如果回答不出，那可能还得接着往下看。

问题：是先执行 then( ) 中的回调函数呢，还是 setTimeout( ) 中的回调函数呢？

答案：先执行前者。因为 Promise.prototype.then( ) 是 Microtask ，而 setTimeout( ) 是 Macrotask 。至于为什么先执行 Miscrotask ？继续往后看~

在 JS 线程中程序的每一个调用都被看成是一个任务（task） ，所有的任务被分成许多类型且存放在对应类型的队列中，为了方便理解，我把这些任务队列分成三类：

• Micro-task queue: 存放 microtask 的回调函数。

• Macro-task queue: 存放 macrotask 的回调函数 。

• Other-task queue: 这是一个我个人抽象出来队列，实际并不存在，假设该队列用来存放除了 microtask 和 macrotask 外的所有任务。

Microtask 和 Macrotask 的区别就是执行顺序上的区别。简单的说，JS 线程会先处理 other-task queue 上的任务，处理完了之后，再去处理 micro-task queue 上的任务，最后才处理 macro-task queue 上的任务。至于 JS 线程具体的执行细节，后面会详细的进行描述。

以下是常见的 Microtask 和 Macrotask：

• Microtask ：Promise.prototype.then( )、MutationObserver.prototype.observe( ) 等 。

• Macrotask ：setTimeout( )、setImmediate( )、XMLHttpRequest.prototype.onload( ) 等。

JS 线程 Event Loop 的实现

如上，根据个人的理解，我画了一个浏览器环境下 JS 实现 Event Loop 大致模型图，具体含义如下：

1 获取执行的任务，执行步骤 1.1

1.1 判断 other-task queue 中是否有任务，如果有，获取最早的任务然后执行步骤 2 ，否则执行步骤 1.2 。

1.2 判断 micro-task queue 中是否有任务，如果有，获取最早的任务然后执行步骤 2 ，否则执行步骤 1.3 。

1.3 判断 macro-task queue 中是否有任务，如果有，获取最早的任务然后任何执行步骤 2 ，否则执行步骤 3 。

2 将取到的任务放到 call stack 并执行，执行完之后再执行步骤 1 （值得注意的是，在执行的过程中，是会不断的更新所有的 task queue ，因为 call stack 中正在执行的任务内部也可能存在普通任务、microtask 和 macrotask ，执行任务的过程可以理解为一个递归过程，如果无限递归，call stack 上待执行的任务就会不断累积而溢出，这也就是常见的 Maximum call stack size exceeded 错误）。

3 线程会处理其他工作，例如：不断同步「事件触发线程」的状态，一旦有事件触发，即查看触发事件「target」有没有对应事件的监听器任务，如果有，则选中该任务并执行步骤 2 。需要注意的是，并不是只有执行了步骤 1.3 后才会执行当前步骤，JS 线程肯定还会在的某个时候去同步其他线程的状态的。

接下来，如果仔细想，可能会产生一个疑问：JS 进程是如何更新 micro-task queue 和 macro-task queue 这两个队列的呢 ?

根据我的理解，micro-task queue 和 other-task queue 都是“同步”更新的，而 macro-task queue 是“异步”更新。以下是 macro-task queue 更新的具体流程（以 setTimeout 为例）：

1. JS 线程判断某个 macrotask 是一个定时器，将这个定时器同步给定时器线程。
2. 定时器线程启动从 JS 线程收到的定时器。
3. JS 线程在某个时候（可能是执行上述步骤 1 的时候）会通过定时器和 http 请求等一些线程来更新 macro-task queue ，即如果以上的定时结束了，JS 线程就可以将对应定时器的回调函数存放到 macro-task queue 中。

如何理解 JS 中的异步

目前普遍对异步的解释可能是：执行调用，如果立即得到结果就是同步调用，否则为异步调用。

在 JS 环境中，我个人其实是不同意这个解释的。

首先，根据以上的解释，setTimeout( )、Promise.prototype.then( ) 、http 请求和各类浏览器事件，这些都被认为是异步的。但我却不这么认为，我认为浏览器事件不是异步的。以下代码便是理由：

// html: <button id="btn">click</button>

// js
var btn = document.getElementById('btn');

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

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

btn.addEventListener('click', function () {
    console.log('click');
});

btn.click();

console.log('done');

如果浏览器事件是异步的，不管后续会打印出什么，第一个打印的必然是 done ，而实际的打印结果为：click done promise timeout 。

也就是说，JS 认为浏览器事件并非异步。

由此，我个人对异步的解释是：在满足调用所需的外在条件的情况下，执行调用，立即获得结果的就为同步调用，否则为异步调用。

根据这个理解，当我们发起的一个 http 请求时，假设服务器以光速返回请求结果，XMLHttpRequest 对象的 onload 方法会立即执行吗？，显然不会，所以 http 请求为异步调用。这也是为什么我在以上分析 Event Loop 中的任务队列时并没有将 event-task queue 拎出来的原因。因此，对于异步调用的判断可以是这样：如果某个调用属于 microtask 或是 macrotask 中的其中一个，那么这个调用就是异步调用。

题外话

有人可能会注意到，这篇文章经常出现「我认为」和「我理解」，这并非是我对自己不自信，而是我想表达一个看法：在翻阅别人的技术文章的时候，务必保持独立思考的能力，就算文章的作者是业界有名的大牛，也不能没缘由的「深信不疑」，对对应的技术点务必在自个脑中里建立一个可以自圆其说的模型。至于我为什么会表达这个看法，是因为我找翻阅大量的过程中，发现大多数关于 JS Event Loop 的文章或多或少都有一些粗糙或是错误，如果我只看其中的某一篇，我很大的概率会有建立一个错误的 Event Loop 模型。当然，就我当前的理解，还是可能会有些许错误。Anyway ，还是那句话：保持独立思考，与各位共勉。

Done.👊

参考链接

• Philip Roberts: What the heck is the event loop anyway? | JSConf EU 2014
• Tasks, microtasks, queues and schedules
• HTLM5 EVENT LOOP DEFINITIONS