深入理解JavaScript await 行为与事件循环中的“Tick”概念

深入理解JavaScript await 行为与事件循环中的“Tick”概念

本文旨在阐明javascript中`await`关键字的工作机制,特别是它如何与事件循环和微任务队列交互,并解析围绕“tick”这一术语在不同文档(如mdn和node.js)中存在的定义差异,这些差异常导致开发者对`await`执行时机产生混淆。文章将通过代码示例,详细分析`await`如何将后续代码推入微任务队列,以及微任务在当前事件循环迭代中的执行顺序,最终建议避免使用模糊的“tick”概念以增强理解的准确性。

await 关键字与异步流控制

在JavaScript中,async/await语法为处理异步操作提供了一种更同步、更易读的方式。async函数始终返回一个Promise,而await关键字只能在async函数内部使用,它会暂停async函数的执行,直到其等待的Promise解决。

await 的基本行为

根据MDN文档,当代码中遇到await表达式时,被等待的表达式会立即执行。然而,所有依赖于该表达式值的后续代码(即await语句之后的代码)将被暂停,并被推入微任务队列。这意味着await后的代码不会立即执行,而是会在当前同步任务完成后,但在下一个宏任务开始之前执行。

为了更好地理解这一点,我们来看两个示例:

示例 1: 不含 await 的 async 函数

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async function foo(name) {  console.log(name, "start");  console.log(name, "middle");  console.log(name, "end");}foo("First");foo("Second");// 输出:// First start// First middle// First end// Second start// Second middle// Second end

在这个例子中,foo函数虽然被声明为async,但由于内部不包含任何await表达式,它实际上是同步执行的。两个foo函数的调用会顺序完成所有console.log操作,所有语句都在同一个“执行批次”内完成。

示例 2: 包含 await 的 async 函数

async function foo(name) {  console.log(name, "start");  await console.log(name, "middle"); // await 了一个非 Promise 值  console.log(name, "end");}foo("First");foo("Second");// 输出:// First start// First middle// Second start// Second middle// First end// Second end

在这个例子中,await console.log(name, “middle”)这一行改变了执行流程。当await遇到一个非Promise值时,它会立即将其解析为一个已解决的Promise,并将await后的代码(即console.log(name, “end”))放入微任务队列。

执行流程分析:

foo(“First”)被调用。console.log(“First”, “start”)执行并输出。await console.log(“First”, “middle”)执行:console.log(“First”, “middle”)执行并输出。await操作将foo(“First”)中剩余的代码(console.log(“First”, “end”))推入微任务队列。foo(“First”)函数暂停。foo(“Second”)被调用。console.log(“Second”, “start”)执行并输出。await console.log(“Second”, “middle”)执行:console.log(“Second”, “middle”)执行并输出。await操作将foo(“Second”)中剩余的代码(console.log(“Second”, “end”))推入微任务队列。foo(“Second”)函数暂停。当前同步代码执行完毕。事件循环开始处理微任务队列。从队列中取出第一个微任务(foo(“First”)的console.log(“First”, “end”))并执行。从队列中取出第二个微任务(foo(“Second”)的console.log(“Second”, “end”))并执行。

这清楚地展示了await如何将后续代码的执行推迟到当前同步任务完成后,但仍在同一事件循环迭代中处理微任务队列。

“Tick”的语义困境:MDN vs. Node.js

示例2的输出引发了一个关键问题:MDN文档中提到“执行后续语句被推迟到下一个tick”,但从实际观察和事件循环机制来看,微任务似乎是在同一个事件循环迭代中被处理的。这正是“tick”一词定义差异所带来的混淆。

事件循环与微任务队列

在深入探讨“tick”之前,我们必须理解事件循环(Event Loop)和微任务队列(Microtask Queue)的核心概念:

事件循环(Event Loop):是JavaScript运行时环境(浏览器或Node.js)中一个持续运行的进程,它负责协调任务的执行。它不断地检查任务队列,并按照特定顺序执行任务。任务队列(Task Queue / Macrotask Queue):包含宏任务,如setTimeout、setInterval、I/O操作、UI渲染等。在每次事件循环迭代中,通常只处理一个宏任务。微任务队列(Microtask Queue):包含微任务,如Promise的回调(.then()、.catch()、.finally())、async/await的后续代码、MutationObserver的回调等。微任务会在当前宏任务执行完毕后,但在下一个宏任务开始之前,被全部清空并执行。

不同的“Tick”定义

1. MDN / HTML 标准的视角

MDN文档和HTML标准对事件循环的描述更侧重于通用性和粒度。它们通常定义事件循环的每次迭代如下:

从任务队列中选择并执行一个宏任务。执行所有可用的微任务。执行渲染和绘制(如果适用)。进入下一次迭代。

当MDN提到await将执行推迟到“下一个tick”时,它可能将“tick”定义为更细粒度的执行单元。例如,初始的同步代码执行可能被视为一个“tick”,而随后的微任务队列处理则被视为另一个“tick”,即使它们发生在同一个事件循环迭代中。在这种语境下,一个Promise的.then()链中的每个回调,也可能被视为在不同的“tick”中执行,以强调它们不是同步一次性完成的。

2. Node.js 文档的视角

Node.js的事件循环模型则更为复杂和具体,它将事件循环的每次迭代细分为多个阶段(phases):

   ┌───────────────────────────┐┌─>│           timers          ││  └─────────────┬─────────────┘│  ┌─────────────┴─────────────┐│  │     pending callbacks     ││  └─────────────┬─────────────┘│  ┌─────────────┴─────────────┐│  │       idle, prepare       ││  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   ││  │           poll            │<─────┤  connections, ││  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  ││  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘│  │           check           ││  └─────────────┬─────────────┘│  ┌─────────────┴─────────────┐└──┤      close callbacks      │   └─────────────┬─────────────┘

Node.js文档中通常将一个完整的事件循环迭代称为一个“tick”。这意味着在一个“tick”(即一次完整迭代)中,会经历所有这些阶段,并且在每个阶段之间(或在特定阶段之后)会清空微任务队列。因此,从Node.js的宏观“tick”定义来看,await所产生的微任务确实是在同一个“tick”内被处理的。

process.nextTick() 的特殊性

Node.js中还有一个特殊的函数process.nextTick(),它的名称本身就带有“nextTick”字样,但其行为却与微任务队列紧密相关,甚至优先级更高。process.nextTick()的回调会在当前操作完成后,但在事件循环的任何阶段开始之前执行。它实际上是在微任务队列之前被处理的。这进一步加剧了“tick”一词的语义混乱。

结论与最佳实践

从上述分析可以看出,你对await行为的理解是正确的:await会将后续代码推入微任务队列,而这些微任务会在当前事件循环的同一迭代中,在当前宏任务完成后、下一个宏任务开始前被执行。

造成“下一个tick”这一表述混淆的根本原因在于不同文档对“tick”一词的定义粒度不同。MDN可能在更细的粒度上将同步执行和微任务执行视为不同的“tick”,而Node.js则可能将一个完整的事件循环迭代视为一个“tick”。

为了避免这种语义上的混淆,建议在讨论异步执行时,尽量避免使用“tick”这个模糊的术语。 相反,更清晰、更准确的表达方式是:

事件循环迭代(Event Loop Iteration):指事件循环从开始处理任务到再次循环的完整过程。宏任务(Macrotask):如setTimeout、I/O等。微任务(Microtask):如Promise回调、await后续代码等。

明确指出await会将代码调度到微任务队列中,并且微任务会在当前事件循环迭代当前宏任务执行完毕后立即执行,这样能够更准确地描述其行为,减少不必要的歧义。

理解await和事件循环的精确交互机制,对于编写高效、可预测的异步JavaScript代码至关重要。通过聚焦于微任务和事件循环迭代的概念,我们可以更好地掌握JavaScript的并发模型。

以上就是深入理解JavaScript await 行为与事件循环中的“Tick”概念的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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