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Event Loop #14
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异步
提起异步,相信每个人都知道,异步背后的“靠山”就是event loops。这里的异步准确的说应该叫浏览器的event loops或者说是javaScript运行环境的event loops,因为ECMAScript中没有event loops,event loops是在HTML Standard定义的。event loops规范中定义了浏览器何时进行渲染更新,了解它有助于性能优化。
首先看一个例子,思考例子中代码的执行顺序:
上面的顺序是在chrome运行得出的,而在safari 9.1.2中测试时,promise1 promise2会在setTimeout的后面执行,但是在safari 10.0.1中得到了和chrome一样的结果。为何浏览器有不同的表现,了解tasks, microtasks队列就可以解答这个问题。
event loop 的定义
event loop翻译出来就是事件循环,可以理解为实现异步的一种方式。我们看看event loop在HTML Standard中的定义章节:
事件,用户交互,脚本,渲染,网络这些都是我们所熟悉的东西,他们都是由event loop协调的。触发一个
click
事件,进行一次ajax
请求,背后都有event loop
在运作。知道了
event loops
的大致定义,我们再深入了解下event loops
。这里反复提到的一个词是browsing contexts(浏览器上下文)。
对于这些资料阐述的event loop做个总结:
event loop
。event loop
,browsing contexts
和web workers
就是相互独立的。browsing contexts
可以共用event loop
,这样它们之间就可以相互通信。task
介绍:
task队列就是一个先进先出的队列,由指定的任务源去提供任务。
哪些是task任务源呢?
Generic task sources中有提及:
task任务源非常宽泛,比如
ajax
的onload
,click
事件,基本上我们经常绑定的各种事件都是task任务源,还有数据库操作(IndexedDB ),需要注意的是setTimeout
、setInterval
、setImmediate
也是task任务源。总结来说task任务源:microtask
介绍:
microtask 队列和task 队列有些相似,都是先进先出的队列,由指定的任务源去提供任务。
不同的是:
一个event loop里只有一个microtask 队列。
HTML Standard没有具体指明哪些是microtask任务源,通常认为是microtask任务源有:
NOTES:
Promise的定义在 ECMAScript规范而不是在HTML规范中,但是ECMAScript规范中有一个jobs的概念和microtasks很相似。在Promises/A 规范的Notes 3.1中提及了promise的then方法可以采用“宏任务(macro-task)”机制或者“微任务(micro-task)”机制来实现。所以开头提及的promise在不同浏览器的差异正源于此。
有的浏览器将
then
放入了macro-task队列,有的放入了micro-task 队列。一个普遍的共识是promises属于microtasks队列。比如一篇博文Tasks, microtasks, queues and schedules中提及了一个讨论vague mailing list discussions。event loop的处理过程(Processing model)
在HTML Standard的Processing model中定义了
event loop
的循环过程:event loop会不断循环上面的步骤,概括说来:
event loop
会不断循环的去取tasks
队列的中最老的一个任务推入栈中执行,并在当次循环里依次执行并清空microtask
队列里的任务。microtask
队列里的任务,有可能会渲染更新。(浏览器很聪明,在一帧以内的多次dom变动浏览器不会立即响应,而是会积攒变动以最高60HZ的频率更新视图)在当次循环里依次执行并清空
microtask
队列里的任务,这句话所带来的现象就是:先会执行最外层task(script),然后将script里面的任务都推入栈,这些任务里,Microtasks 会先执行,task 后执行。microtask的检查点(microtask checkpoint)
event loop
运行的第6步,执行了一个microtask checkpoint
,下面是HTML Standard描述的microtask checkpoint
:由此可得,
microtask checkpoint
所做的就是执行microtask队列里的任务。那什么时候会调用microtask checkpoint
呢?执行栈(JavaScript execution context stack)
task和microtask都是推入栈中执行的。
javaScript是单线程,也就是说只有一个主线程,主线程有一个栈,每一个函数执行的时候,都会生成新的
execution context(执行上下文)
,执行上下文会包含一些当前函数的参数、局部变量之类的信息,它会被推入栈中, running execution context(正在执行的上下文)始终处于栈的顶部。当函数执行完后,它的执行上下文会从栈弹出。完整异步过程
规范晦涩难懂,做一个形象的比喻:
主线程类似一个加工厂,它只有一条流水线,待执行的任务就是流水线上的原料,只有前一个加工完,后一个才能进行。event loops就是把原料放上流水线的工人。只要已经放在流水线上的,它们会被依次处理,称为同步任务。一些待处理的原料,工人会按照它们的种类排序,在适当的时机放上流水线,这些称为异步任务。
过程图:
举个简单的例子,假设一个script标签的代码如下:
运行过程
:首先script里的代码被列为一个task,放入task队列。
循环1:
循环2:
循环3:
event loop中的Update the rendering(更新渲染)
渲染的基本流程:
Note: 可以看到渲染树的一个重要组成部分是CSSOM树,绘制会等待css样式全部加载完成才进行,所以css样式加载的快慢是首屏呈现快慢的关键点。
更新渲染(Update the rendering)的时机:
应用
event loop的大致循环过程,可以用下边的图表示:
假设现在执行到currently running task,我们对批量的dom进行异步修改,我们将此任务插进task:
此任务插进microtasks:
可以看到如果task队列如果有大量的任务等待执行时,将dom的变动作为microtasks而不是task能更快的将变化呈现给用户。
同步简简单单就可以完成了,为啥要异步去做这些事?
对于一些简单的场景,同步完全可以胜任,如果得对dom反复修改或者进行大量计算时,使用异步可以作为缓冲,优化性能。
例子:
有一个计算平方的函数,并且会将结果响应到对应的元素
现在我们制造些问题,假设现在很多同步函数引用了bar,在一轮event loop里,可能bar会被调用多次,并且其中有几个是对id='result'的元素进行操作。就像下边一样:
似乎这样的问题也不大,但是当计算变得复杂,操作很多dom的时候,这个问题就不容忽视了。
用我们上边讲的event loop知识,修改一下bar:
现在我们用一个store去存储参数,统一在microtasks阶段执行,过滤了多余的计算,即使同步过程中多次对一个元素修改,也只会响应最后一次。
参考文章
aooy/blog#5
https://html.spec.whatwg.org/multipage/webappapis.html#event-loop
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