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通俗易懂的浏览器事件循环指南(含async/await)

前言

在前端开发中,事件循环(Event Loop) 是一个非常重要的概念。它决定了JavaScript代码的执行顺序,尤其是在处理异步任务时(比如定时器、网络请求、Promise等)。

今天,我们将深入探讨浏览器的事件循环机制,尤其是宏任务(Macro Task)和微任务(Micro Task)的区别与执行顺序,并补充 async/await 的知识点。


一、什么是事件循环?

JavaScript是单线程的,这意味着它一次只能执行一个任务。为了处理异步操作(比如定时器、网络请求等),浏览器引入了事件循环机制。

事件循环的核心思想是:不断地从任务队列中取出任务并执行

事件循环的工作流程可以简单概括为以下几个步骤:

  1. 执行同步代码。

  2. 执行微任务队列中的所有任务。

  3. 执行一个宏任务。

  4. 重复上述过程。


二、宏任务和微任务

1. 宏任务(Macro Task)

宏任务是指那些由浏览器发起的任务,通常包括:

  • setTimeoutsetInterval 定时器

  • DOM事件(如点击事件)

  • requestAnimationFrame

  • I/O操作(如文件读取)

  • setImmediate(Node.js环境)

2. 微任务(Micro Task)

微任务是指那些由JavaScript引擎发起的任务,通常包括:

  • Promisethencatch 回调

  • MutationObserver(用于监听DOM变化)

  • process.nextTick(Node.js环境)

  • async/await 中的异步操作(本质上是Promise)

3. 执行顺序

事件循环的核心规则是:每次执行一个宏任务后,都会清空微任务队列。也就是说,微任务的优先级高于宏任务。

三、async/await 是什么?

async/await 是ES7引入的语法糖,用于简化Promise的使用。

它让异步代码看起来像同步代码,更容易理解和维护。

1. async 函数

  • async 声明的函数会自动返回一个Promise对象。

  • 如果函数内有返回值,返回值会被包装成Promise的 resolve 值。

  • 如果函数内抛出错误,错误会被包装成Promise的 reject 值。

async function foo() {
    return 'Hello';
}
foo().then(result => console.log(result)); // 输出: Hello

2. await 关键字

  • await 只能在 async 函数中使用。

  • await 会暂停当前 async 函数的执行,等待后面的Promise完成。

  • 如果Promise成功,await 会返回Promise的 resolve 值。

  • 如果Promise失败,await 会抛出异常,可以通过 try/catch 捕获。

async function bar() {
    let result = await Promise.resolve('World');
    console.log(result); // 输出: World
}
bar();

四、async/await 与事件循环

async/await 本质上是基于Promise的,因此它属于微任务。当 await 后面的Promise完成时,await 之后的代码会被放入微任务队列中,等待当前宏任务执行完毕后执行。

示例1:async/await 与微任务

console.log('同步代码开始');
​
async function asyncFunc() {
    console.log('async函数开始');
    await Promise.resolve();
    console.log('await之后的代码');
}
​
asyncFunc();
​
console.log('同步代码结束');

输出结果:

同步代码开始
async函数开始
同步代码结束
await之后的代码

分析:

  1. 同步代码:首先执行所有的同步代码,输出 同步代码开始async函数开始

  2. awaitawait 会暂停 asyncFunc 的执行,将 await 之后的代码放入微任务队列。

  3. 同步代码继续:继续执行同步代码,输出 同步代码结束

  4. 微任务:最后执行微任务队列中的任务,输出 await之后的代码


示例2:async/await 与宏任务、微任务的混合

console.log('同步代码开始');
​
setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout 宏任务');
}, 0);
​
async function asyncFunc() {
    console.log('async函数开始');
    await Promise.resolve();
    console.log('await之后的代码');
}
​
asyncFunc();
​
Promise.resolve().then(() => {
    console.log('Promise 微任务');
});
​
console.log('同步代码结束');

输出结果:

同步代码开始
async函数开始
同步代码结束
await之后的代码
Promise 微任务
setTimeout 宏任务

分析:

  1. 同步代码:首先执行所有的同步代码,输出 同步代码开始async函数开始

  2. awaitawait 会暂停 asyncFunc 的执行,将 await 之后的代码放入微任务队列。

  3. 同步代码继续:继续执行同步代码,输出 同步代码结束

  4. 微任务:执行微任务队列中的任务,输出 await之后的代码Promise 微任务

  5. 宏任务:最后执行宏任务队列中的任务,输出 setTimeout 宏任务

示例3:复杂的微任务和宏任务嵌套

console.log('同步代码开始');

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('Promise 微任务1');
    setTimeout(() => {
        console.log('setTimeout 宏任务1');
    }, 0);
});

setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout 宏任务2');
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('Promise 微任务2');
    });
}, 0);

console.log('同步代码结束');

输出结果:

同步代码开始
同步代码结束
Promise 微任务1
setTimeout 宏任务2
Promise 微任务2
setTimeout 宏任务1

分析:

  1. 同步代码:首先执行所有的同步代码,输出 同步代码开始 和 同步代码结束

  2. 微任务:然后执行微任务队列中的任务,输出 Promise 微任务1,并在微任务中注册了一个新的宏任务 setTimeout 宏任务1

  3. 第一个宏任务:执行第一个 setTimeout 宏任务,输出 setTimeout 宏任务2

  4. 第二个微任务:在第一个宏任务执行后,清空微任务队列,输出 Promise 微任务2

  5. 第二个宏任务:最后执行在微任务中注册的 setTimeout 宏任务1,输出 setTimeout 宏任务1

 思考题:以下代码的执行顺序是?

console.log('同步代码开始');

// 模拟一个异步操作,内部包含宏任务和微任务嵌套
function asyncOperation() {
    return new Promise((resolve) => {
        setTimeout(() => {
            console.log('asyncOperation 中的 setTimeout 宏任务');
            Promise.resolve().then(() => {
                console.log('asyncOperation 中的 Promise 微任务');
                setTimeout(() => {
                    console.log('asyncOperation 中嵌套的 setTimeout 宏任务');
                }, 0);
            });
            resolve('asyncOperation 完成');
        }, 0);
    });
}

// 定义一个 async 函数
async function asyncFunction() {
    console.log('async 函数开始');
    const result = await asyncOperation();
    console.log(result);
    console.log('async 函数结束');
}

// 调用 async 函数
asyncFunction();

// 宏任务
setTimeout(() => {
    console.log('外层 setTimeout 宏任务');
}, 0);

console.log('同步代码结束');

这道题就当做课后习题留给大家去完成了,欢迎在评论中留下你的答案! 


五、总结

  • 事件循环:JavaScript通过事件循环机制处理异步任务,确保代码的执行顺序。

  • 宏任务:由浏览器发起的任务,如 setTimeoutsetInterval 等。

  • 微任务:由JavaScript引擎发起的任务,如 Promisethen 回调、async/await

  • 执行顺序:每次执行一个宏任务后,都会清空微任务队列。微任务的优先级高于宏任务。

  • async/awaitasync/await 是基于Promise的语法糖,属于微任务。它让异步代码看起来像同步代码,更容易理解和维护。

理解事件循环、宏任务、微任务以及 async/await 的执行顺序,对于编写高效的异步代码非常重要。希望这篇文章能帮你轻松掌握这些概念!

 

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