事件循环空闲阶段详解

积累知识，胜过积蓄金银！毕竟在文章开发的过程中，会遇到各种各样的问题，往往都是一些细节知识点还没有掌握好而导致的，因此基础知识点的积累是很重要的。下面本文《事件循环中的“空闲”阶段是浏览器在执行完当前任务后，检查是否有可执行的微任务（如 Promise 回调）的阶段。此阶段用于处理异步操作的结果，确保 JavaScript 的非阻塞特性得以实现。》，就带大家讲解一下知识点，若是你对本文感兴趣，或者是想搞懂其中某个知识点，就请你继续往下看吧~

引入“空闲”阶段的核心目的是在保持应用响应性的同时高效执行低优先级任务，避免主线程阻塞导致卡顿；2. 浏览器通过requestIdleCallback API 显式提供空闲回调机制，需利用deadline.timeRemaining()实现任务分片与可中断执行；3. Node.js无标准空闲API，需借助setImmediate或任务分片模拟，强调避免阻塞而非主动调度；4. 桌面GUI框架如Qt、Win32等在主事件循环中天然支持空闲处理，常用于后台计算或UI优化；5. 使用时应避免将其当作保证执行的队列、在空闲任务中做阻塞操作、忽略deadline参数或过度调度，最佳实践包括任务分片、仅调度非关键任务、设置timeout超时、支持取消及性能监控，从而真正提升用户体验与资源利用率。

事件循环中的“空闲”阶段，可以理解为当所有优先级较高的任务（比如用户交互、网络响应、定时器回调等）都处理完毕后，系统暂时没有紧急事情要做的一段“喘息”时间。它不是一个在所有事件循环实现中都显式存在或名称统一的阶段，但在某些特定场景，尤其是浏览器环境和图形用户界面（GUI）框架中，这个概念非常重要，它允许开发者调度一些低优先级、不影响用户体验的后台任务。

在事件循环的语境里，所谓的“空闲”阶段，本质上是系统在等待新的高优先级事件到来之前，利用这段短暂的宁静来执行一些非关键性、可以延迟或中断的工作。这是一种优化资源利用率和保持应用响应性的策略。

为什么我们需要一个“空闲”阶段？

从我个人的开发经验来看，引入“空闲”阶段主要是为了解决一个核心矛盾：如何在保持应用流畅响应的同时，又能高效地完成那些耗时但非紧急的任务？

试想一下，如果你正在开发一个复杂的网页应用，用户在上面滚动页面、点击按钮、输入文字，这些都是高优先级的交互事件，必须立即响应。但同时，你可能还需要在后台处理一些数据分析、预加载下一页内容、或者进行一些不那么紧急的DOM更新。如果把这些任务一股脑地塞进主线程，那用户体验就彻底“卡顿”了。

“空闲”阶段的出现，就像给主线程设置了一个“午休时间”或者“茶歇”，让它在不忙的时候，去处理那些“杂事”。这带来了几个显而易见的好处：

• 提升用户体验和响应性： 这是最直接的。主线程不再被非关键任务阻塞，用户界面始终保持流畅，点击、滚动、动画都能即时响应。
• 高效利用资源： CPU不是一直在高速运转的，总会有空闲的时候。与其让它闲着，不如用来做一些后台工作，比如数据同步、缓存清理、复杂计算的分片处理等。
• 实现渐进式加载和处理： 对于大型应用，很多资源和计算不需要在第一时间就位。利用空闲时间逐步加载和处理，可以避免应用启动时的巨大开销。比如，你可以在空闲时逐步渲染一个长列表的剩余部分，或者处理用户上传图片的缩略图。

这就像一个高效的管家，总是先处理客人最急切的需求，然后在客人休息的时候，悄悄地把房间整理好，而不是在客人面前大张旗鼓地打扫。

在不同事件循环实现中，“空闲”阶段有何体现？

“空闲”的概念在不同的事件循环实现中，有着截然不同的表达形式，这其实挺有意思的，也反映了不同环境对“空闲”利用的侧重点。

在浏览器环境中：

我们最常接触的，就是浏览器提供的requestIdleCallback API。这几乎就是浏览器事件循环中“空闲”阶段的代名词。

requestIdleCallback允许你注册一个回调函数，这个函数会在浏览器主线程空闲时被调用。这里的“空闲”意味着：

1. 当前帧的所有渲染工作已经完成。
2. 没有高优先级的用户输入事件等待处理。
3. 没有其他关键的定时器或网络事件。

它的回调函数会接收一个IdleDeadline对象，其中包含一个timeRemaining()方法，告诉你当前帧还剩下多少空闲时间。你可以利用这个时间来执行你的低优先级任务，但如果时间不够，就应该停止当前任务，并在下一次空闲时继续。

requestIdleCallback((deadline) => {
  // 模拟一个耗时任务
  let startTime = performance.now();
  while (performance.now() - startTime < 10 && deadline.timeRemaining() > 0) {
    // 执行一些非关键性工作，例如：
    // console.log('在空闲时段处理一些数据...');
    // updateSomeLowPriorityUI();
  }

  if (deadline.didTimeout) {
    // 如果超时了，说明时间不够，可能需要安排下一次空闲时继续
    console.log('空闲任务超时，部分工作未完成，稍后继续。');
    // requestIdleCallback(myIdleTask); // 再次调度
  } else {
    console.log('空闲任务在规定时间内完成。');
  }
});

这个API的巧妙之处在于它的不确定性。浏览器不保证你的回调一定会被调用，也不保证会有多少时间。这强制开发者必须以一种非阻塞、可中断的方式来编写空闲任务。

在Node.js环境中：

Node.js的事件循环模型（timers, pending callbacks, poll, check, close callbacks）相对更侧重于I/O和定时器，并没有一个直接对应requestIdleCallback的显式“空闲”阶段API。

Node.js的事件循环在各个阶段之间，或者当所有队列都为空时，会进入一个等待状态（poll phase的waitForMoreEvents）。在这个等待期间，CPU是相对空闲的。但是，Node.js并没有提供一个标准API让用户代码在这个“空闲”期插入任务。

开发者如果想在Node.js中模拟“空闲”处理，通常会依赖于：

• setImmediate()： 它会在当前事件循环迭代的“check”阶段执行，通常在I/O回调之后、下一个事件循环迭代之前，可以被视为一种“尽快执行”的机制，但不是严格意义上的“空闲”调度。
• process.nextTick()： 优先级极高，在当前操作完成之后、下一个事件循环阶段开始之前执行。它更像是同步代码的延续，而不是空闲调度。
• 自定义循环和分片： 对于长时间运行的任务，开发者会自己实现任务分片，然后通过setImmediate或setTimeout(0)来将任务分解到多个事件循环周期中执行，以避免阻塞主线程。

所以，在Node.js中，你更多的是通过“避免阻塞”和“任务分片”的思维来间接实现“空闲”利用，而不是依赖一个框架提供的明确“空闲”API。

在桌面GUI框架（如Qt, Win32, macOS AppKit）中：

在这些以事件驱动为核心的桌面应用框架中，“空闲”阶段的概念通常非常成熟和核心。它们的主事件循环（或称消息循环、RunLoop）通常会在没有用户输入或系统消息时，提供特定的回调机制或消息类型，允许应用程序执行低优先级任务。

• Win32 API： 经典的GetMessage或PeekMessage循环，当PeekMessage返回FALSE（没有消息）时，应用程序就可以利用这段时间执行后台计算或渲染更新。
• Qt框架： QApplication::processEvents()方法可以处理当前所有挂起的事件，但如果你不传递参数或传递特定参数，当没有事件时，它也可以允许你执行一些空闲处理。更常见的做法是使用QTimer设置一个0毫秒的定时器，或者在事件循环中监听特定的“空闲”信号。
• macOS AppKit： NSRunLoop有多种模式，某些模式下，当没有更高优先级的事件时，可以执行一些低优先级的任务，例如通过performSelector:withObject:afterDelay:inModes:调度到NSDefaultRunLoopMode。

这些框架的设计初衷就是为了构建响应迅速的图形界面，因此它们天然地需要一种机制来区分“紧急”和“非紧急”任务，并在“非紧急”任务执行时，确保UI的流畅。

使用“空闲”阶段的常见误区与最佳实践

虽然“空闲”阶段听起来很美好，但在实际使用中，我见过不少人掉进一些坑里，或者没有充分发挥它的潜力。

常见误区：

1. 将其视为“保证执行”的任务队列： 这是最大的误解。requestIdleCallback顾名思义，只有在“空闲”时才执行。如果系统一直很忙，你的回调可能永远不会被调用，或者被调用得非常晚。我曾经遇到过一个项目，把关键的数据同步逻辑放到了requestIdleCallback里，结果在用户操作频繁的场景下，数据同步迟迟无法完成，导致了不一致。
2. 在空闲任务中执行阻塞性操作： 即使是空闲时间，主线程依然是主线程。如果你在requestIdleCallback中执行一个耗时几百毫秒甚至几秒的同步计算，整个页面依然会卡住。这完全违背了使用空闲阶段的初衷。
3. 过度调度，导致系统永不“空闲”： 有些开发者会把大量细碎的、本可以一次性完成的任务拆分成无数个requestIdleCallback。结果就是，浏览器几乎没有真正的空闲时间，反而增加了调度开销。
4. 不处理deadline参数： requestIdleCallback的回调函数会收到一个deadline对象，告诉你当前还剩多少时间。很多人会忽略这个参数，导致即使时间不够，任务也继续执行，最终还是阻塞了主线程。

最佳实践：

1. 任务分片与可中断性： 这是核心。将任何可能耗时的任务分解成小块，确保每个小块都能在极短的时间内完成（比如，几毫秒）。在requestIdleCallback中，利用deadline.timeRemaining()来判断是否还有时间继续执行当前块。如果时间不足，则停止当前块的执行，并通过requestIdleCallback再次调度剩余的工作。
2. 只调度非关键、低优先级的任务： 只有那些不影响用户体验、可以延迟、甚至可以被取消的任务才适合放在这里。例如，发送分析数据、预处理图片、后台数据同步、非必要的DOM重排等。
3. 设置合理的超时机制： requestIdleCallback可以传入一个options对象，其中包含timeout属性。这可以为你的空闲任务设置一个最长执行时间。即使浏览器不空闲，到了这个时间点也会强制执行你的回调，这对于那些虽然低优先级但最终必须完成的任务很有用。
4. 考虑任务的取消和优先级： 如果你的空闲任务是可取消的（比如用户离开了当前页面），记得在适当的时机取消它。对于更复杂的场景，你可能需要一个内部的任务调度器，来管理不同空闲任务的优先级。
5. 监控与测试： 空闲任务的性能影响往往比较隐蔽。在开发过程中，使用浏览器的性能分析工具（如Chrome DevTools的Performance面板）来观察你的空闲任务是否真的在“空闲”时段执行，以及它们是否会导致帧率下降。

总的来说，“空闲”阶段是一个非常强大的优化工具，它体现了现代事件驱动架构中对响应性和效率的追求。理解并善用它，能让你的应用在用户眼中更加流畅和“有生命力”。

今天关于《事件循环空闲阶段详解》的内容介绍就到此结束，如果有什么疑问或者建议，可以在golang学习网公众号下多多回复交流；文中若有不正之处，也希望回复留言以告知！