息息相關的 JS 同步，異步和事件輪詢
- 2019 年 10 月 4 日
- 筆記
作者：Sukhjinder Arora 譯者：前端小智 來源：medium
為了保證的可讀性，本文採用意譯而非直譯。
JS 是一門單線程的編程語言，這就意味着一個時間裏只能處理一件事，也就是說JS引擎一次只能在一個線程里處理一條語句。
雖然單線程簡化了編程代碼，因為這樣咱們不必太擔心並發引出的問題，這也意味着在阻塞主線程的情況下執行長時間的操作，如網絡請求。
想像一下從API請求一些數據，根據具體的情況，服務器需要一些時間來處理請求，同時阻塞主線程，使網頁長時間處於無響應的狀態。這就是引入異步 JS 的原因。使用異步 (如 回調函數、promise、async/await),可以不用阻塞主線程的情況下長時間執行網絡請求。
了解異步的工作方式之前，咱們先來看看同步是怎麼樣工作的。
同步 JS 是如何工作的？
在深入研究異步JS之前，先來了解同步 JS 代碼在 JavaScript 引擎中執行情況。例如：
const second = () => { console.log('Hello there!'); } const first = () => { console.log('Hi there!'); second(); console.log('The End'); } first();
要理解上述代碼如何在 JS 引擎中執行，咱們必須理解什麼是執行上下文和調用棧(也稱為執行堆棧)。
函數代碼在函數執行上下文中執行，全局代碼在全局執行上下文中執行。每個函數都有自己的執行上下文。
調用棧
調用堆棧顧名思義是一個具有LIFO(後進先出)結構的堆棧，用於存儲在代碼執行期間創建的所有執行上下文。
JS 只有一個調用棧，因為它是一種單線程編程語言。調用堆棧具有 LIFO 結構，這意味着項目只能從堆棧頂部添加或刪除。
回到上面的代碼，嘗試理解代該碼是如何在JS引擎中執行。
const second = () => { console.log('Hello there!'); } const first = () => { console.log('Hi there!'); second(); console.log('The End'); } first();
這裡發生了什麼?
當執行此代碼時，將創建一個全局執行上下文(由main()表示)並將其推到調用堆棧的頂部。當遇到對first()的調用時，它會被推送到堆棧的頂部。
接下來,console.log('Hi there!')被推送到堆棧的頂部，當它完成時，它會從堆棧中彈出。之後，我們調用second()，因此second()函數被推到堆棧的頂部。
console.log('Hello there!')被推送到堆棧頂部，並在完成時彈出堆棧。second() 函數結束，因此它從堆棧中彈出。
console.log(「the End」)被推到堆棧的頂部，並在完成時刪除。之後，first()函數完成，因此從堆棧中刪除它。
程序在這一點上完成了它的執行，所以全局執行上下文(main())從堆棧中彈出。
異步 JS 是如何工作的?
現在咱們已經對調用堆棧和同步JAS的工作原理有了基本的了解，回到異步JS上。
阻塞是什麼?
假設咱們正在以同步的方式進行圖像處理或網絡請求。例如：
const processImage = (image) => { /** * doing some operations on image **/ console.log('Image processed'); } const networkRequest = (url) => { /** * requesting network resource **/ return someData; } const greeting = () => { console.log('Hello World'); } processImage(logo.jpg); networkRequest('www.somerandomurl.com'); greeting();
做圖像處理和網絡請求需要時間，當processImage()函數被調用時，它會根據圖像的大小花費一些時間。
processImage() 函數完成後，將從堆棧中刪除它。然後調用 networkRequest() 函數並將其推入堆棧。同樣，它也需要一些時間來完成執行。
最後，當networkRequest()函數完成時，調用greeting()函數。
因此，咱們必須等待函數如processImage()或networkRequest()完成。這意味着這些函數阻塞了調用堆棧或主線程。因此，在執行上述代碼時，咱們不能執行任何其他操作，這是不理想的。
解決辦法是什麼?
最簡單的解決方案是異步回調，各位使用異步回調使代碼非阻塞。例如:
const networkRequest = () => { setTimeout(() => { console.log('Async Code'); }, 2000); }; console.log('Hello World'); networkRequest();
這裡使用了setTimeout方法來模擬網絡請求。請記住setTimeout不是JS引擎的一部分，它是Web Api的一部分。
為了理解這段代碼是如何執行的，咱們必須理解更多的概念，比如事件輪詢和回調隊列(或消息隊列)。
事件輪詢、web api和消息隊列不是JavaScript引擎的一部分，而是瀏覽器的JavaScript運行時環境或Nodejs JavaScript運行時環境的一部分(對於Nodejs)。在Nodejs中，web api被c/c++ api所替代。
現在讓我們回到上面的代碼，看看它是如何異步執行的。
const networkRequest = () => { setTimeout(() => { console.log('Async Code'); }, 2000); }; console.log('Hello World'); networkRequest(); console.log('The End');
當上述代碼在瀏覽器中加載時，console.log(' Hello World ') 被推送到堆棧中，並在完成後彈出堆棧。接下來，將遇到對 networkRequest() 的調用，因此將它推到堆棧的頂部。
下一個 setTimeout() 函數被調用，因此它被推到堆棧的頂部。setTimeout()有兩個參數:
- 1) 回調和
- 2) 以毫秒(ms)為單位的時間。
setTimeout() 方法在web api環境中啟動一個2s的計時器。此時，setTimeout()已經完成，並從堆棧中彈出。cosole.log(「the end」) 被推送到堆棧中，在完成後執行並從堆棧中刪除。
同時，計時器已經過期，現在回調被推送到消息隊列。但是回調不會立即執行，這就是事件輪詢開始的地方。
事件輪詢
事件輪詢的工作是監聽調用堆棧，並確定調用堆棧是否為空。如果調用堆棧是空的，它將檢查消息隊列，看看是否有任何掛起的回調等待執行。
在這種情況下，消息隊列包含一個回調，此時調用堆棧為空。因此，事件輪詢將回調推到堆棧的頂部。
然後是 console.log(「Async Code」) 被推送到堆棧頂部，執行並從堆棧中彈出。此時，回調已經完成，因此從堆棧中刪除它，程序最終完成。
消息隊列還包含來自DOM事件(如單擊事件和鍵盤事件)的回調。例如:
document.querySelector('.btn').addEventListener('click',(event) => { console.log('Button Clicked'); });
對於DOM事件，事件偵聽器位於web api環境中，等待某個事件(在本例中單擊event)發生，當該事件發生時，回調函數被放置在等待執行的消息隊列中。
同樣，事件輪詢檢查調用堆棧是否為空，並在調用堆棧為空並執行回調時將事件回調推送到堆棧。
延遲函數執行
咱們還可以使用setTimeout來延遲函數的執行，直到堆棧清空為止。例如
const bar = () => { console.log('bar'); } const baz = () => { console.log('baz'); } const foo = () => { console.log('foo'); setTimeout(bar, 0); baz(); } foo();
打印結果：
foo baz bar
當這段代碼運行時，第一個函數foo()被調用，在foo內部我們調用console.log('foo')，然後setTimeout()被調用，bar()作為回調函數和時0秒計時器。
現在，如果咱們沒有使用 setTimeout, bar() 函數將立即執行，但是使用 setTimeout 和0秒計時器，將bar的執行延遲到堆棧為空的時候。
0秒後，bar()回調被放入等待執行的消息隊列中，但是它只會在堆棧完全空的時候執行，也就是在baz和foo函數完成之後。
ES6 任務隊列
我們已經了解了異步回調和DOM事件是如何執行的，它們使用消息隊列存儲等待執行所有回調。
ES6引入了任務隊列的概念，任務隊列是 JS 中的 promise 所使用的。消息隊列和任務隊列的區別在於，任務隊列的優先級高於消息隊列，這意味着任務隊列中的promise 作業將在消息隊列中的回調之前執行，例如：
const bar = () => { console.log('bar'); }; const baz = () => { console.log('baz'); }; const foo = () => { console.log('foo'); setTimeout(bar, 0); new Promise((resolve, reject) => { resolve('Promise resolved'); }).then(res => console.log(res)) .catch(err => console.log(err)); baz(); }; foo();
打印結果：
foo baz Promised resolved bar
咱們可以看到 promise 在 setTimeout 之前執行，因為 promise 響應存儲在任務隊列中，任務隊列的優先級高於消息隊列。
小結
因此，咱們了解了異步 JS 是如何工作的，以及調用堆棧、事件循環、消息隊列和任務隊列等概念，這些概念共同構成了 JS 運行時環境。雖然成為一名出色的JS開發人員並不需要學習所有這些概念，但是了解這些概念是有幫助的。
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