nextTick, setTimeout 以及 setImmediate 三者的执行顺序?

@fwon 2017-03-01 07:30:13发表于 fwon/blog

包括执行顺序和Event Loop的问题。

下面这个例子比较典型:

setImmediate(function(){
    console.log(1);
},0);
setTimeout(function(){
    console.log(2);
},0);
new Promise(function(resolve){
    console.log(3);
    resolve();
    console.log(4);
}).then(function(){
    console.log(5);
});
console.log(6);
process.nextTick(function(){
    console.log(7);
});
console.log(8);

//输出结果是3 4 6 8 7 5 2 1

macro-task: script (整体代码),setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering.
micro-task: process.nextTick, Promise(原生),Object.observe,MutationObserver

除了script(整体代码) ,可以理解为待执行的所有代码。
micro-task的任务优先级高于macro-task的任务优先级。

所以执行顺序如下:

第一步. script整体代码被执行,执行过程为

  • 创建setImmediate macro-task
  • 创建setTimeout macro-task
  • 创建micro-task Promise.then 的回调,并执行script console.log(3); resolve(); console.log(4); 此时输出3和4,虽然resolve调用了,执行了但是整体代码还没执行完,无法进入Promise.then 流程。
  • console.log(6)输出6
  • process.nextTick 创建micro-task
  • console.log(8) 输出8

第一个过程过后,已经输出了3 4 6 8

第二步. 由于micro-task 的 优先级高于micro-task。
此时micro-task 中有两个任务按照优先级process.nextTick 高于 Promise。
所以先输出7,再输出5

第三步,micro-task 任务列表已经执行完毕,家下来执行macro-task. 由于setTimeout的优先级高于setIImmediate,所以先输出2,再输出1。

整个过程描述起来像是同步操作,实际上是基于Event Loop的事件循环。

关于micro-task和macro-task的执行顺序,可看下面这个例子(来自《深入浅出Node.js》):

//加入两个nextTick的回调函数
process.nextTick(function () {
	console.log('nextTick延迟执行1');
});
process.nextTick(function () { 
	console.log('nextTick延迟执行2');
});
// 加入两个setImmediate()的回调函数
setImmediate(function () {
	console.log('setImmediate延迟执行1'); 
	// 进入下次循环 
	process.nextTick(function () {
		console.log('强势插入');
	});
});
setImmediate(function () {
	console.log('setImmediate延迟执行2'); 
});

console.log('正常执行');

书中给出的执行结果是:

正常执行
nextTick延迟执行1
nextTick延迟执行2
setImmediate延迟执行1
强势插入
setImmediate延迟执行2

process.nextTick在两个setImmediate之间强行插入了。
但运行这段代码发现结果却是这样:

正常执行
nextTick延迟执行1
nextTick延迟执行2
setImmediate延迟执行1
setImmediate延迟执行2
强势插入

朴老师写那本书的时候,node最新版本为0.10.13,而我的版本是6.x

老版本的Node会优先执行process.nextTick。 当process.nextTick队列执行完后再执行一个setImmediate任务。然后再次回到新的事件循环。所以执行完第一个setImmediate后,队列里只剩下第一个setImmediate里的process.nextTick和第二个setImmediate。所以process.nextTick会先执行。

而在新版的Node中,process.nextTick执行完后,会循环遍历setImmediate,将setImmediate都执行完毕后再跳出循环。所以两个setImmediate执行完后队列里只剩下第一个setImmediate里的process.nextTick。最后输出"强势插入"。

具体实现可参考[]Node源码](https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/timers.js#L586)。

关于优先级的另一个比较清晰的版本:

观察者优先级

在每次轮训检查中,各观察者的优先级分别是:

idle观察者 > I/O观察者 > check观察者。

idle观察者:process.nextTick

I/O观察者:一般性的I/O回调,如网络,文件,数据库I/O等

check观察者:setImmediate,setTimeout

setImmediate 和 setTimeout 的优先级
上面说到setTimeout 的优先级比 setImmediate的高,其实这种说法是有条件的。

看下面这个例子:

setImmediate(function () {
    console.log('1'); 
});
setTimeout(function () {
    console.log('2'); 
}, 0);

console.log('3');

//输出结果是3 2 1

我们知道现在HTML5规定setTimeout的最小间隔时间是4ms,也就是说0实际上也会别默认设置为最小值4ms。我们把这个延迟加大

setTimeout延迟20ms再执行,而setImmediate是立即执行,竟然2比1还先输出??

试试打印出这个程序的执行时间:

var t1 = +new Date();
setImmediate(function () {
    console.log('1'); 
});
setTimeout(function () {
    console.log('2'); 
},20);

console.log('3');
var t2 = +new Date();
console.log('time: ' + (t2 - t1));
//输出
3 
time: 23 
2 
1

程序执行用了23ms, 也就是说,在script(整体代码)执行完之前,setTimeout已经过时了,所以当进入macro-task的时候setTimeout依然优先于setImmediate执行。如果我们把这个值调大一点呢?

var t1 = +new Date();
setImmediate(function () {
    console.log('1'); 
});
setTimeout(function () {
    console.log('2'); 
},30);

console.log('3');
var t2 = +new Date();
console.log('time: ' + (t2 - t1));
//输出
3 
time: 23 
1 
2

setImmediate早于setTimeout执行了,因为进入macro-task 循环的时候,setTimeout的定时器还没到。

以上实验是基于6.6.0版本Node.js测试,实际上在碰到类似这种问题的时候,最好的办法是参考标准,并查阅源码,不能死记概念和顺序,因为标准也是会变的。包括此文也是自学总结,经供参考。

参考:
https://www.zhihu.com/question/36972010
https://segmentfault.com/a/1190000007936922
http://www.jianshu.com/p/837b584e1bdd