什么是事件循環(huán)

在了解事件循環(huán)前，需要一些有關 JS 特性的前置知識。

JS 引擎是單線程的，直白來說就是一個時間點下 JS 引擎只能去做一件事情，而 Java 這種多線程語言，可以同時做幾件事情。

JS 做的任務分為同步和異步兩種，所謂 "異步"，簡單說就是一個任務不是連續(xù)完成的，先執(zhí)行第一段，等做好了準備，再回過頭執(zhí)行第二段，第二段也被叫做回調；同步則是連貫完成的。

像讀取文件、網絡請求這種任務屬于異步任務：花費時間很長，但中間的操作不需要 JS 引擎自己完成，它只用等別人準備好了，把數(shù)據(jù)給他，他再繼續(xù)執(zhí)行回調部分。

如果沒有特殊處理，JS 引擎在執(zhí)行異步任務時，應該是存在等待的，不去做任何其他事情。用一個圖來展示這個過程，可以看出，在執(zhí)行異步任務時有大量的空閑時間被浪費。

實際上這是大多數(shù)多線程語言的處理辦法。但對于 JS 這種單線程語言來說，這種長時間的空閑等待是不可接受的：遇到其他緊急任務，Java 可以再開一個線程去處理，JS 卻只能忙等。

所以采取了以下的“異步任務回調通知”模式：

在等待異步任務準備的同時，JS 引擎去執(zhí)行其他同步任務，等到異步任務準備好了，再去執(zhí)行回調。這種模式的優(yōu)勢顯而易見，完成相同的任務，花費的時間大大減少，這種方式也被叫做非阻塞式。

而實現(xiàn)這個“通知”的，正是事件循環(huán)，把異步任務的回調部分交給事件循環(huán)，等時機合適交還給 JS 線程執(zhí)行。事件循環(huán)并不是 JavaScript 首創(chuàng)的，它是計算機的一種運行機制。

事件循環(huán)是由一個隊列組成的，異步任務的回調遵循先進先出，在 JS 引擎空閑時會一輪一輪地被取出，所以被叫做循環(huán)。

根據(jù)隊列中任務的不同，分為宏任務和微任務。

宏任務和微任務

事件循環(huán)由宏任務和在執(zhí)行宏任務期間產生的所有微任務組成。完成當下的宏任務后，會立刻執(zhí)行所有在此期間入隊的微任務。

這種設計是為了給緊急任務一個插隊的機會，否則新入隊的任務永遠被放在隊尾。區(qū)分了微任務和宏任務后，本輪循環(huán)中的微任務實際上就是在插隊，這樣微任務中所做的狀態(tài)修改，在下一輪事件循環(huán)中也能得到同步。

常見的宏任務有：script（整體代碼）/setTimout/setInterval/setImmediate(node 獨有)/requestAnimationFrame(瀏覽器獨有)/IO/UI render（瀏覽器獨有）

常見的微任務有：process.nextTick(node 獨有)/Promise.then()/Object.observe/MutationObserver

宏任務 setTimeout 的誤區(qū)

setTimeout 的回調不一定在指定時間后能執(zhí)行。而是在指定時間后，將回調函數(shù)放入事件循環(huán)的隊列中。

如果時間到了，JS 引擎還在執(zhí)行同步任務，這個回調函數(shù)需要等待；如果當前事件循環(huán)的隊列里還有其他回調，需要等其他回調執(zhí)行完。

另外，setTimeout 0ms 也不是立刻執(zhí)行，它有一個默認最小時間，為 4ms。所以下面這段代碼的輸出結果不一定：

// node
setTimeout(() => {
 console.log('setTimeout')
}, 0)
setImmediate(() => {
 console.log('setImmediate')
})

因為取出第一個宏任務之前在執(zhí)行全局 Script，如果這個時間大于 4ms，這時 setTimeout 的回調函數(shù)已經放入隊列，就先執(zhí)行 setTimeout；如果準備時間小于 4ms，就會先執(zhí)行 setImmediate。

瀏覽器的事件循環(huán)

瀏覽器的事件循環(huán)由一個宏任務隊列+多個微任務隊列組成。

首先，執(zhí)行第一個宏任務：全局 Script 腳本。產生的的宏任務和微任務進入各自的隊列中。執(zhí)行完 Script 后，把當前的微任務隊列清空。完成一次事件循環(huán)。

接著再取出一個宏任務，同樣把在此期間產生的回調入隊。再把當前的微任務隊列清空。以此往復。

宏任務隊列只有一個，而每一個宏任務都有一個自己的微任務隊列，每輪循環(huán)都是由一個宏任務+多個微任務組成。

下面的 Demo 展示了微任務的插隊過程：

Promise.resolve().then(()=>{
 console.log('第一個回調函數(shù)：微任務1')
 setTimeout(()=>{
   console.log('第三個回調函數(shù)：宏任務2')
 },0)
})
setTimeout(()=>{
 console.log('第二個回調函數(shù)：宏任務1')
 Promise.resolve().then(()=>{
   console.log('第四個回調函數(shù)：微任務2')
 })
},0)
// 第一個回調函數(shù)：微任務1
// 第二個回調函數(shù)：宏任務1
// 第四個回調函數(shù)：微任務2
// 第三個回調函數(shù)：宏任務2

打印的結果不是從 1 到 4，而是先執(zhí)行第四個回調函數(shù)，再執(zhí)行第三個，因為它是一個微任務，比第三個回調函數(shù)有更高優(yōu)先級。

Node 的事件循環(huán)

node 的事件循環(huán)比瀏覽器復雜很多。由 6 個宏任務隊列+6 個微任務隊列組成。

宏任務按照優(yōu)先級從高到低依次是：

其執(zhí)行規(guī)律是：在一個宏任務隊列全部執(zhí)行完畢后，去清空一次微任務隊列，然后到下一個等級的宏任務隊列，以此往復。

一個宏任務隊列搭配一個微任務隊列。六個等級的宏任務全部執(zhí)行完成，才是一輪循環(huán)。

其中需要關注的是：Timers、Poll、Check 階段，因為我們所寫的代碼大多屬于這三個階段。

1. Timers：定時器 setTimeout/setInterval；
2. Poll ：獲取新的 I/O 事件, 例如操作讀取文件等；
3. Check：setImmediate 回調函數(shù)在這里執(zhí)行；

除此之外，node 端微任務也有優(yōu)先級先后：

1. process.nextTick;
2. promise.then 等;

清空微任務隊列時，會先執(zhí)行 process.nextTick，然后才是微任務隊列中的其他。下面這段代碼可以佐證瀏覽器和 node 的差異：

console.log('Script開始')
setTimeout(() => {
 console.log('第一個回調函數(shù)，宏任務1')
 Promise.resolve().then(function() {
   console.log('第四個回調函數(shù)，微任務2')
 })
}, 0)
setTimeout(() => {
 console.log('第二個回調函數(shù)，宏任務2')
 Promise.resolve().then(function() {
   console.log('第五個回調函數(shù)，微任務3')
 })
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
 console.log('第三個回調函數(shù)，微任務1')
})
console.log('Script結束')

node端：
Script開始
Script結束
第三個回調函數(shù)，微任務1
第一個回調函數(shù)，宏任務1
第二個回調函數(shù)，宏任務2
第四個回調函數(shù)，微任務2
第五個回調函數(shù)，微任務3
瀏覽器
Script開始
Script結束
第三個回調函數(shù)，微任務1
第一個回調函數(shù)，宏任務1
第四個回調函數(shù)，微任務2
第二個回調函數(shù)，宏任務2
第五個回調函數(shù)，微任務3

可以看出，在 node 端要等當前等級的所有宏任務完成，才能輪到微任務：第四個回調函數(shù)，微任務2在兩個 setTimeout 完成后才打印。

因為瀏覽器執(zhí)行時是一個宏任務+一個微任務隊列，而 node 是一整個宏任務隊列+一個微任務隊列。

node11.x 前后版本差異

node11.x 之前，其事件循環(huán)的規(guī)則就如上文所述：先取出完一整個宏任務隊列中全部任務，然后執(zhí)行一個微任務隊列。

但在 11.x 之后，node 端的事件循環(huán)變得和瀏覽器類似：先執(zhí)行一個宏任務，然后是一個微任務隊列。但依然保留了宏任務隊列和微任務隊列的優(yōu)先級。可以用下面的 Demo 佐證：

console.log('Script開始')
setTimeout(() => {
 console.log('宏任務1（setTimeout)')
 Promise.resolve().then(() => {
   console.log('微任務promise2')
 })
}, 0)
setImmediate(() => {
 console.log('宏任務2')
})
setTimeout(() => {
 console.log('宏任務3（setTimeout)')
}, 0)
console.log('Script結束')
Promise.resolve().then(() => {
 console.log('微任務promise1')
})
process.nextTick(() => {
 console.log('微任務nextTick')
})

在 node11.x 之前運行：

Script開始
Script結束
微任務nextTick
微任務promise1
宏任務1（setTimeout)
宏任務3（setTimeout)
微任務promise2
宏任務2（setImmediate)

在 node11.x 之后運行：

Script開始
Script結束
微任務nextTick
微任務promise1
宏任務1（setTimeout)
微任務promise2
宏任務3（setTimeout)
宏任務2（setImmediate)

可以發(fā)現(xiàn)，在不同的 node 環(huán)境下：

1. 微任務隊列中 process.nextTick 都有更高優(yōu)先級，即使它后進入微任務隊列，也會先打印微任務nextTick再微任務promise1;
2. 宏任務 setTimeout 比 setImmediate 優(yōu)先級更高，宏任務2(setImmediate)是三個宏任務中最后打印的；
3. 在 node11.x 之前，微任務隊列要等當前優(yōu)先級的所有宏任務先執(zhí)行完，在兩個 setTimeout 之后才打印微任務promise2；在 node11.x 之后，微任務隊列只用等當前這一個宏任務先執(zhí)行完。

結語

事件循環(huán)中的任務被分為宏任務和微任務，是為了給高優(yōu)先級任務一個插隊的機會：微任務比宏任務有更高優(yōu)先級。

node 端的事件循環(huán)比瀏覽器更復雜，它的宏任務分為六個優(yōu)先級，微任務分為兩個優(yōu)先級。node 端的執(zhí)行規(guī)律是一個宏任務隊列搭配一個微任務隊列，而瀏覽器是一個單獨的宏任務搭配一個微任務隊列。但是在 node11 之后，node 和瀏覽器的規(guī)律趨同。