TranslateProject/translated/tech/20160812 Writing a JavaScript framework - Execution timing.md

写一个比setTimeout更棒的javascript框架

这是JavaScript框架系列的第二章. 在这一章里, 我打算讲一下浏览器的异步代码不同执行方式. 你将了解定时器和事件循环直接的不同差异, 比如 setTimeout 和 Promises.

这个系列是一个开源的客户端框架, 叫做 NX. 在这个系列里, 我主要解释一下写该框架不得不客服的主要困难. 如果你对NX感兴趣可以参观我们的 主页.

这个系列包含以下几个章节:

1. 项目结构
2. 定时执行 (当前章节)
3. 沙箱代码评估
4. 数据绑定 (part 1)
5. 数据绑定 (part 2)
6. 自定义元素
7. 客户端侧路由

异步代码执行

你可能比较熟悉 Promise, process.nextTick(), setTimeout() and maybe requestAnimationFrame() 这些作为异步执行的代码. 它们都是内部事件循环, 但是他们确实有一些不同.

在这一章里, 我将解释它们之间的不同, 然后给大家演示一个先进的定时系统框架, 像NX 这样的框架. 不用我们重新做一个,我们将使用原生的内部循环来达到我们的目的.

事件循环

事件循环甚至没有在ES6里提到. JavaScript只有jobs 和 job queues. 更加复杂的事件循环是在NodeJS 和HTML5里分别指定的. 我会在后面详细说明.

事件循环叫做一个理由的循环. 它不停的寻找新的任务来运行. 这个循环中的一次事件叫做tick. 运行tick期间的代码叫做task.

while (eventLoop.waitForTask()) {  
  eventLoop.processNextTask()
}

Tasks 是同步代码他可以在其它的循环中调用. 一个简单的调用新任务的方式是setTimeout(taskFn). 不管怎样, tasks可能有很多比如 用户事件, networking 或者 DOM 操作.

任务队列

简单来说, 事件循环可以有多个任务队列. 这里有两个约束条件,相同数据源的事件必须在相同的队列以及任务必须做插入顺序处理. 除此之外, 浏览器可以做任何他想做的事情. 例如, 它可以决定接下来处理哪个任务队列.

while (eventLoop.waitForTask()) {  
  const taskQueue = eventLoop.selectTaskQueue()
  if (taskQueue.hasNextTask()) {
    taskQueue.processNextTask()
  }
}

用这个模型, 我们不能精确的控制定时. 如果用setTimeout()浏览器可能决定先运行完其它几个队列才运行我们的队列.

The microtask queue

幸运的是, 事件循环还提供了单个队列叫做microtask队列. 当前任务结束的时候microtask队列会清空每个tick里的任务.

while (eventLoop.waitForTask()) {  
  const taskQueue = eventLoop.selectTaskQueue()
  if (taskQueue.hasNextTask()) {
    taskQueue.processNextTask()
  }

  const microtaskQueue = eventLoop.microTaskQueue
  while (microtaskQueue.hasNextMicrotask()) {
    microtaskQueue.processNextMicrotask()
  }
}

最简单的调用microtask的方法是Promise.resolve().then(microtaskFn). Microtasks做插入顺序的处理, 并且由于仅存在一个microtask队列, 现在浏览器对于我们来说并不是杂乱无章的了.

此外, microtasks 可以安排新的 microtasks插入到相同的队列.

绘制

最后是绘制调度. 不同于事件处理和分解, 绘制并不是在后台任务完成的. 它是在每个循环tick结束时运行的算法.

在这里浏览器又有了许多自由: 他可能在每个任务以后绘制, 但是他也肯能在好几百个任务都执行了以后也不绘制.

幸运的是, 我们有 requestAnimationFrame(), 它表示在下一个绘制之前执行. 我们最终的模型像这样.

while (eventLoop.waitForTask()) {  
  const taskQueue = eventLoop.selectTaskQueue()
  if (taskQueue.hasNextTask()) {
    taskQueue.processNextTask()
  }

  const microtaskQueue = eventLoop.microTaskQueue
  while (microtaskQueue.hasNextMicrotask()) {
    microtaskQueue.processNextMicrotask()
  }

  if (shouldRender()) {
    applyScrollResizeAndCSS()
    runAnimationFrames()
    render()
  }
}

现在用我们所知道知识来创建定时系统!

利用事件循环

和大多数现代框架一样, NX 也是基于 DOM 操作和 后台数据绑定的.在批操作和异步执行方面有更好的性能表现. 基于以上理由我们用 Promises, MutationObservers and requestAnimationFrame().

我们所期望的定时器是这样的:

1. 代码来自于开发者
2. 数据绑定和DOM操作由NX来执行
3. developer定义HOOKS
4. 浏览器进行绘制

步骤 1

NX 寄存器对象基于ES6转变 以及 DOM转换基于MutationObserver(变动观测器)同步运行(下一节详细介绍). 它作为一个microtasks延迟直到步骤 2 执行以后才有反应. 这个延迟已经在 Promise.resolve().then(reaction) 进行了对象转换, 并且它将通过变动观测器自动运行.

步骤 2

开发人员完成了代码(任务). NX的microtask反应注册器开始运行. 当它们进入队列运行. 注意我们仍然在同一个tick循环中.

步骤 3

开发者通过requestAnimationFrame(hook)通知NX运行hooks. 这可能在tick循环后发生. 重要的是hooks运行在下一次绘制之前和所以数据操作之后, 并且DOM和CSS改变都已经完成 .

步骤 4

浏览器绘制下一个视图. 这也有可能发生在tick循环之后, 但是绝对不会发生在步骤3的tick之前.

牢记在心里的事情

我们实现了一简单而有效的定时系统. 理论上讲它运行的很好, 但是还是很脆弱, 一个轻微的错误可能会导致很严重的BUG.

在一个复杂的系统当中, 最重要的就是建立一定的规则并在以后保持它们. 在NX中有以下规则.

1. 永远不用setTimeout(fn, 0)来进行内部操作
2. 用相同的方法来注册microtasks
3. microtasks仅供内部操作
4. 不要干预开发者hook运行时间

规则 1 和 2

序列化数据和DOM操作. 这样只要不混合就可以很好的延迟它们. 混合执行会出现莫名其妙的问题.

setTimeout(fn, 0) 完全不可预测. 使用不同的方法注册microtasks也会发生混乱. 例如 下面的例子中microtask2不会在 microtask1之前正确运行.

Promise.resolve().then().then(microtask1)  
Promise.resolve().then(microtask2) 

规则 3 和 4

分离开发者的代码执行和内部操作是非常重要的. 混合这两种行为会导致不可预测的事情发生, 并且它会迫使开发者了解框架内部. 我想很多前台开发者已经有过类似经历.

结论

如果你对 NX 框架感兴趣, 可以参观我们的主页. 还可以再GIT上找到我们的源代码 NX source code .

在下一节我们再见 sandboxed code evaluation!

你也可以给我们留言.

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via: https://blog.risingstack.com/writing-a-javascript-framework-execution-timing-beyond-settimeout/?utm_source=javascriptweekly&utm_medium=email

作者：Bertalan Miklos 译者：kokialoves 校对：校对者ID

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出