JavaScripti sündmuste tsükkel: ülesannete järjekorra prioriteedi ja mikroülesannete ajakava valdamine ülemaailmsetele arendajatele

Veebiarenduse ja serveripoolsete rakenduste dünaamilises maailmas on oluline mõista, kuidas JavaScript koodi täidab. Ülemaailmsetele arendajatele ei ole JavaScripti sündmuste tsükli põhjalik uurimine lihtsalt kasulik, vaid hädavajalik jõudluse, reageerimisvõime ja prognoositavate rakenduste ehitamiseks. See postitus demüstifitseerib sündmuste tsükli, keskendudes ülesannete järjekorra prioriteedi ja mikroülesannete ajakava kriitilistele mõistetele, pakkudes tegevuspõhiseid teadmisi mitmekesisele rahvusvahelisele publikule.

Alus: kuidas JavaScript koodi täidab

Enne kui süveneme sündmuste tsükli keerukusse, on oluline mõista JavaScripti fundamentaalset täitmismudelit. Traditsiooniliselt on JavaScript ühetüveline keel. See tähendab, et see saab korraga teha ainult ühe toimingu. Kuid moodsa JavaScripti võlu peitub selle võimes käsitleda asünkroonseid toiminguid, blokeerimata põhivirna, muutes rakendused väga reageerivaks.

See saavutatakse kombinatsiooniga:

• Kõnevirn: siin hallatakse funktsioonikõnesid. Kui funktsioon kutsutakse, lisatakse see virna tippu. Kui funktsioon tagastab väärtuse, eemaldatakse see tipust. Sünkroonne koodi täitmine toimub siin.
• Veebi API-d (brauserites) või C++ API-d (Node.js-is): Need on keskkonna funktsionaalsused, milles JavaScript töötab (nt setTimeout, DOM-i sündmused, fetch). Kui asünkroonne toiming on ette tulnud, antakse see nendele API-dele.
• Tagasihelistamise järjekord (või ülesannete järjekord): Kui veebi API poolt algatatud asünkroonne toiming on lõpule viidud (nt taimer aegub, võrgupäring lõpeb), paigutatakse sellega seotud tagasihelistamisfunktsioon tagasihelistamise järjekorda.
• Sündmuste tsükkel: see on orkestreerija. See jälgib pidevalt kõnevirna ja tagasihelistamise järjekorda. Kui kõnevirn on tühi, võtab see tagasihelistamise järjekorrast esimese tagasihelistamise ja lükkab selle täitmiseks kõnevirna.

See põhimudel selgitab, kuidas käsitletakse lihtsaid asünkroonseid ülesandeid, nagu setTimeout. Siiski on Promise’ide, async/await ja muude moodsa funktsioonide kasutuselevõtt toonud kaasa nüansirikkama süsteemi, mis hõlmab mikroülesandeid.

Mikroülesannete tutvustus: kõrgem prioriteet

Traditsioonilist tagasihelistamise järjekorda nimetatakse sageli makroülesannete järjekorraks või lihtsalt ülesannete järjekorraks. Seevastu mikroülesanded esindavad eraldi järjekorda, millel on kõrgem prioriteet kui makroülesannetel. See eristus on oluline asünkroonsete toimingute täpse täitmise järjekorra mõistmiseks.

Mis moodustab mikroülesande?

• Promise'id: Promise'ide täitmise või tagasilükkamise tagasihelistamised on planeeritud mikroülesannetena. See hõlmab tagasihelistamisi, mis on edastatud .then(), .catch() ja .finally().
• queueMicrotask(): põliselt JavaScripti funktsioon, mis on spetsiaalselt loodud ülesannete lisamiseks mikroülesannete järjekorda.
• Muutuste jälgijad: neid kasutatakse DOM-is tehtud muudatuste jälgimiseks ja tagasihelistamise asünkroonselt käivitamiseks.
• process.nextTick() (Node.js-i spetsiifiline): kuigi sarnane kontseptsiooniga, on Node.js-is process.nextTick() veelgi suurem prioriteet ja see töötab enne mis tahes sisend-/väljundtagasihelistamisi või taimereid, toimides tõhusalt kõrgema taseme mikroülesandena.

Sündmuste tsükli täiustatud tsükkel

Sündmuste tsükli toimimine muutub mikroülesannete järjekorra kasutuselevõtuga keerukamaks. Siin on, kuidas täiustatud tsükkel töötab:

1. Täida praegune kõnevirn: sündmuste tsükkel tagab kõigepealt, et kõnevirn on tühi.
2. Töötle mikroülesanded: Kui kõnevirn on tühi, kontrollib sündmuste tsükkel mikroülesannete järjekorda. See täidab kõik järjekorras olevad mikroülesanded ükshaaval, kuni mikroülesannete järjekord on tühi. See on kriitiline erinevus: mikroülesandeid töödeldakse partiidena pärast iga makroülesande või skripti täitmist.
3. Renderdustäiendused (brauser): kui JavaScripti keskkond on brauser, võib see pärast mikroülesannete töötlemist teha renderdustäiendusi.
4. Töötle makroülesanded: pärast kõigi mikroülesannete tühjendamist võtab sündmuste tsükkel järgmise makroülesande (nt tagasihelistamise järjekorrast, taimerijärjekordadest, nagu setTimeout, I/O järjekordadest) ja lükkab selle kõnevirna.
5. Korda: tsükkel kordub siis alates 1. sammust.

See tähendab, et ühe makroülesande täitmine võib potentsiaalselt viia paljude mikroülesannete täitmiseni enne järgmist makroülesannet. Sellel võib olla oluline mõju tajutavale reageerimisvõimele ja täitmise järjekorrale.

Ülesannete järjekorra prioriteedi mõistmine: praktiline vaade

Illustreerime praktiliste näidetega, mis on olulised arendajatele kogu maailmas, võttes arvesse erinevaid stsenaariume:

Näide 1: `setTimeout` vs. `Promise`

Mõelge järgmisele koodijupile:

            console.log('Start');

setTimeout(function callback1() {
  console.log('Timeout Callback 1');
}, 0);

Promise.resolve().then(function promiseCallback1() {
  console.log('Promise Callback 1');
});

console.log('End');

            

              
                Copy
              
            
          

Mida te arvate, mis väljund on? Londoni, New Yorgi, Tokyo või Sydney arendajate jaoks peaks ootus olema järjepidev:

1. console.log('Start'); täidetakse kohe, kuna see on kõnevirnas.
2. Kohtab setTimeout. Taimer on seatud väärtusele 0 ms, kuid mis kõige tähtsam, selle tagasihelistamise funktsioon paigutatakse pärast taimeri aegumist (mis on vahetu) makroülesannete järjekorda.
3. Kohtab Promise.resolve().then(...). Promise lahendatakse kohe ja selle tagasihelistamise funktsioon paigutatakse mikroülesannete järjekorda.
4. console.log('End'); täidetakse kohe.

Nüüd on kõnevirn tühi. Sündmuste tsükkel algab:

• See kontrollib mikroülesannete järjekorda. See leiab promiseCallback1 ja täidab selle.
• Mikroülesannete järjekord on nüüd tühi.
• See kontrollib makroülesannete järjekorda. See leiab callback1 (koodist setTimeout) ja lükkab selle kõnevirna.
• callback1 täidetakse, logides 'Timeout Callback 1'.

Seega on väljund järgmine:

            Start
End
Promise Callback 1
Timeout Callback 1

            

              
                Copy
              
            
          

See näitab selgelt, et mikroülesanded (Promise’id) töödeldakse enne makroülesandeid (setTimeout), isegi kui setTimeout viivitus on 0.

Näide 2: pesastatud asünkroonsed toimingud

Uurime keerukamat stsenaariumi, mis hõlmab pesastatud toiminguid:

            console.log('Script Start');

setTimeout(() => {
  console.log('setTimeout 1');
  Promise.resolve().then(() => console.log('Promise 1.1'));
  setTimeout(() => console.log('setTimeout 1.1'), 0);
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('Promise 1');
  setTimeout(() => console.log('setTimeout 2'), 0);
  Promise.resolve().then(() => console.log('Promise 1.2'));
});

console.log('Script End');

            

              
                Copy
              
            
          

Jälgime täitmist:

1. console.log('Script Start'); logib 'Script Start'.
2. Esimesena kohtab setTimeout. Selle tagasihelistamist (nimetame seda `timeout1Callback`) järjekorratakse makroülesandena.
3. Esimene Promise.resolve().then(...) on ette tulnud. Selle tagasihelistamine (`promise1Callback`) järjekorratakse mikroülesandena.
4. console.log('Script End'); logib 'Script End'.

Kõnevirn on nüüd tühi. Sündmuste tsükkel algab:

Mikroülesannete järjekorra töötlemine (1. ring):

• Sündmuste tsükkel leiab mikroülesannete järjekorrast `promise1Callback`.
• `promise1Callback` täidetakse:
• Logib 'Promise 1'.
• Kohtub setTimeout-ga. Selle tagasihelistamine (`timeout2Callback`) järjekorratakse makroülesandena.
• Kohtub teise Promise.resolve().then(...)-ga. Selle tagasihelistamine (`promise1.2Callback`) järjekorratakse mikroülesandena.
• Mikroülesannete järjekord sisaldab nüüd `promise1.2Callback`.
• Sündmuste tsükkel jätkab mikroülesannete töötlemist. See leiab `promise1.2Callback` ja täidab selle.
• Mikroülesannete järjekord on nüüd tühi.

Makroülesannete järjekorra töötlemine (1. ring):

• Sündmuste tsükkel kontrollib makroülesannete järjekorda. See leiab `timeout1Callback`.
• `timeout1Callback` täidetakse:
• Logib 'setTimeout 1'.
• Kohtub Promise.resolve().then(...)-ga. Selle tagasihelistamine (`promise1.1Callback`) järjekorratakse mikroülesandena.
• Kohtub teise setTimeout-ga. Selle tagasihelistamine (`timeout1.1Callback`) järjekorratakse makroülesandena.
• Mikroülesannete järjekord sisaldab nüüd `promise1.1Callback`.

Kõnevirn on jälle tühi. Sündmuste tsükkel taaskäivitub.

Mikroülesannete järjekorra töötlemine (2. ring):

• Sündmuste tsükkel leiab mikroülesannete järjekorrast `promise1.1Callback` ja täidab selle.
• Mikroülesannete järjekord on nüüd tühi.

Makroülesannete järjekorra töötlemine (2. ring):

• Sündmuste tsükkel kontrollib makroülesannete järjekorda. See leiab `timeout2Callback` (esimese setTimeout'i pesastatud setTimeout-ist).
• `timeout2Callback` täidetakse, logides 'setTimeout 2'.
• Makroülesannete järjekord sisaldab nüüd `timeout1.1Callback`.

Kõnevirn on jälle tühi. Sündmuste tsükkel taaskäivitub.

Mikroülesannete järjekorra töötlemine (3. ring):

• Mikroülesannete järjekord on tühi.

Makroülesannete järjekorra töötlemine (3. ring):

• Sündmuste tsükkel leiab `timeout1.1Callback` ja täidab selle, logides 'setTimeout 1.1'.

Järjekorrad on nüüd tühjad. Lõplik väljund on:

            Script Start
Script End
Promise 1
Promise 1.2
setTimeout 1
setTimeout 2
Promise 1.1
setTimeout 1.1

            

              
                Copy
              
            
          

See näide tõstab esile, kuidas üks makroülesanne võib vallandada mikroülesannete ahelreaktsiooni, mis kõik töödeldakse enne, kui sündmuste tsükkel järgmist makroülesannet arvestab.

Näide 3: `requestAnimationFrame` vs. `setTimeout`

Brauseri keskkondades on requestAnimationFrame veel üks põnev ajakava mehhanism. See on mõeldud animatsioonide jaoks ja seda töödeldakse tavaliselt pärast makroülesandeid, kuid enne muid renderdustäiendusi. Selle prioriteet on üldjuhul kõrgem kui setTimeout(..., 0), kuid madalam kui mikroülesannete oma.

Mõelge:

            console.log('Start');

setTimeout(() => console.log('setTimeout'), 0);

requestAnimationFrame(() => console.log('requestAnimationFrame'));

Promise.resolve().then(() => console.log('Promise'));

console.log('End');

            

              
                Copy
              
            
          

Oodatav väljund:

            Start
End
Promise
setTimeout
requestAnimationFrame

            

              
                Copy
              
            
          

Siin on põhjus:

1. Skripti täitmine logib 'Start', 'End', järjekorda pannakse makroülesanne setTimeout jaoks ja Promise jaoks järjekorda mikroülesanne.
2. Sündmuste tsükkel töötleb mikroülesande: logitakse 'Promise'.
3. Sündmuste tsükkel töötleb seejärel makroülesande: logitakse 'setTimeout'.
4. Pärast makro- ja mikroülesannete käsitlemist käivitub brauseri renderdamistoru. requestAnimationFrame tagasihelistamised täidetakse tavaliselt selles etapis, enne järgmise kaadri joonistamist. Seetõttu logitakse 'requestAnimationFrame'.

See on ülemaailmsete interaktiivsete kasutajaliideste ehitamisel ülioluline, tagades animatsioonide sujuvuse ja reageerimisvõime.

Tegevuspõhised teadmised ülemaailmsetele arendajatele

Sündmuste tsükli mehhanismide mõistmine ei ole akadeemiline harjutus; sellel on käegakatsutavad eelised kogu maailmas robustsete rakenduste loomisel:

• Prognoositav jõudlus: täitmise järjekorda teades saate ette näha, kuidas teie kood käitub, eriti kasutajate interaktsioonide, võrgupäringute või taimeritega tegelemisel. See toob kaasa prognoositavama rakenduse jõudluse, olenemata kasutaja geograafilisest asukohast või Interneti kiirusest.
• Ootamatu käitumise vältimine: mikroülesannete ja makroülesannete prioriteedi väär mõistmine võib põhjustada ootamatuid viivitusi või valesti järjestatud täitmist, mis võib olla eriti frustreeriv hajutatud süsteemide või keeruka asünkroonse töövoogudega rakenduste silumisel.
• Kasutajakogemuse optimeerimine: ülemaailmsele publikule mõeldud rakenduste puhul on reageerimisvõime võtmetähtsusega. Kasutades strateegiliselt Promise'e ja async/await (mis põhinevad mikroülesannetel) ajatundlike uuenduste jaoks, saate tagada, et kasutajaliides jääb sujuvaks ja interaktiivseks, isegi kui taustatoimingud toimuvad. Näiteks kasutajatoimingu järel kriitilise osa kasutajaliidese kohene värskendamine enne vähem kriitiliste taustatoimingute töötlemist.
• Tõhus ressursside haldamine (Node.js): Node.js-i keskkondades on process.nextTick() ja selle suhe teiste mikroülesannete ja makroülesannetega mõistmine asünkroonse I/O-toimingute tõhusaks käsitlemiseks hädavajalik, tagades kriitiliste tagasihelistamiste viivitamatu töötlemise.
• Keeruka asünkroonsuse silumine: silumisel võivad brauseri arendustööriistad (nagu Chrome DevTools'i jõudlusvahekaart) või Node.js-i silumistööriistad visuaalselt esitada sündmuste tsükli tegevust, aidates teil kitsaskohti tuvastada ja täitmise voogu mõista.

Parimad tavad asünkroonse koodi jaoks

• Eelistage Promise'e ja async/await vahetutele jätkudele: kui asünkroonse toimingu tulemus peab käivitama teise vahetu toimingu või värskenduse, on tavaliselt eelistatud Promise'id või async/await tänu nende mikroülesannete ajakavale, tagades kiirema täitmise võrreldes setTimeout(..., 0)-ga.
• Kasutage setTimeout(..., 0), et anda teed sündmuste tsüklile: mõnikord võiksite ülesande edasi lükata järgmisesse makroülesannete tsüklisse. Näiteks lubada brauseril renderdustäiendusi või jagada pikki sünkroonseid toiminguid.
• Olge teadlik pesastatud asünkroonsusest: nagu näidetes näha, võib sügavalt pesastatud asünkroonsete kõnede koodi mõistmist raskendada. Kaaluge oma asünkroonse loogika tasandamist, kui see on võimalik, või kasutage teeke, mis aitavad keerukaid asünkroonseid voogusid hallata.
• Mõistke keskkonna erinevusi: kuigi sündmuste tsükli põhimõtted on sarnased, võivad konkreetsed käitumised (nagu process.nextTick() Node.js-is) varieeruda. Olge alati teadlik keskkonnast, milles teie kood töötab.
• Testige erinevates tingimustes: ülemaailmsele publikule mõeldud rakenduse reageerimisvõime tagamiseks testige seda erinevates võrgutingimustes ja seadmete võimaluste korral, et tagada järjepidev kogemus.

Järeldus

JavaScripti sündmuste tsükkel, millel on eristatavad järjekorrad mikro- ja makroülesannete jaoks, on vaikne mootor, mis annab JavaScripti asünkroosusele jõudu. Ülemaailmsete arendajate jaoks ei ole selle prioriteetsüsteemi põhjalik mõistmine pelgalt akadeemilise uudishimu küsimus, vaid praktiline vajadus kvaliteetsete, reageerivate ja jõudlusvõimeliste rakenduste loomiseks. Valdades kõnevirna, mikroülesannete järjekorra ja makroülesannete järjekorra vahelist vastastikust mõju, saate kirjutada prognoositavamat koodi, optimeerida kasutajakogemust ja lahendada enesekindlalt keerulisi asünkroonseid väljakutseid mis tahes arenduskeskkonnas.

Jätkake katsetamist, jätkake õppimist ja head kodeerimist!