什么是EventLoop？怎么测试Node或页面的性能

Event Loop 机制大家应该都有了解。本文利用 EventLoop 去做一个有趣的检测node或页面性能的代码，顺便介绍了一下EventLoop，希望对大家有所帮助！

Event Loop

Event Loop 机制大家应该都有了解。我先重复总结一下。

Node.js 和 Javascript 的 Event Loop 不太一样，直观上是多了 setImmediate 和 process.nextTick 两个 API。其次是由于运行时不一样，Html Standrad 里面会考虑多页面、DOM操作等不同来源会有不同的 task queue 。而 Node.js Event Loop 中需要考虑的没这么多。

按照我的理解，双方在概念上是一致的，可以如此概括（或者看这里）：

• task queue 任务队列。一些事件等会被定义为任务，很多时候会被称为 MacroTask（宏任务）与 MicroTask 进行对应。每次会获取队头的 task 进行执行。

• microtask queue 微任务队列。会有一个微任务队列，一个 Task 内一般会执行清空微任务队列。

• 如此往复。

性能测量

在上面的了解之后，有一个简单的对性能进行测量的方法：每秒内完成了多少次 Event Loop 循环，或者说执行了多少个 MacroTask，这样我们大致就能知道代码中同步的代码的执行情况。

测试函数

class MacroTaskChecker {
    constructor(macroTaskDispatcher, count = 1000, cb = () => { }) {
        this.macroTaskDispatcher = macroTaskDispatcher
        this.COUNT = count
        this.cb = cb
    }
    start(cb) {
        this.cb = cb || this.cb
        this.stop = false
        const scope = () => {
            let count = this.COUNT
            const startTime = performance.now()
            const fn = () => {
                count--
                if (count > 0) this.macroTaskDispatcher(fn)
                else {
                    const endTime = performance.now()
                    // 执行 COUNT 次宏任务之后 计算平均每秒执行了多少个
                    this.cb({
                        avg: this.COUNT / (endTime - startTime) * 1000,
                        timestamp: endTime
                    })
                    !this.stop && this.macroTaskDispatcher(scope)
                }
            }
            this.macroTaskDispatcher(fn)
        }
        scope()
    }

    stop() {
        this.stop = true
    }
}

之后，执行一些死循环去测试是否能检测到密集同步代码执行。

function meaninglessRun(time) {
    console.time('meaninglessRun')
    for (let i = time; i--; i > 0) {
        // do nothing
    }
    console.timeEnd('meaninglessRun')
}

setTimeout(() => {
    meaninglessRun(1000 * 1000 * 1000)
}, 1000 * 5)

setTimeout(() => {
    checker.stop()
    console.log('stop')
}, 1000 * 20)

<span style="font-size: 18px;">setTimeout</span>

const checker = new MacroTaskChecker(setTimeout, 100)

checker.start(v => console.log(`time: ${v.timestamp.toFixed(2)} avg: ${v.avg.toFixed(2)}`))

从输出中能明显看到同步阻塞的时候avg是下降的。不过在 browser 和 node.js 上测试两边会有明显差距。【相关教程推荐：nodejs视频教程】

// node.js
time: 4837.47 avg: 825.14
time: 4958.18 avg: 829.83
meaninglessRun: 918.626ms
time: 6001.69 avg: 95.95
time: 6125.72 avg: 817.18
time: 6285.07 avg: 635.16
// browser
time: 153529.90 avg: 205.21
time: 154023.40 avg: 204.46
meaninglessRun: 924.463ms
time: 155424.00 avg: 71.62
time: 155908.80 avg: 208.29
time: 156383.70 avg: 213.04

虽然达成我们的目的，但是使用 setTimeout 是不完全能准确记录下每一个任务的。根据 HTML Standrad 和 MDN 的说法，setTimeout 最少的会等待4ms。从这个角度看 browser avg * 4ms $\approx$ 1000ms。而 node.js 应该是没有遵循 browser 那边的约定，但是也没有执行到记录每一个loop。

<span style="font-size: 18px;">setImmediate</span>

如果使用 node.js 的 setImmediate：

const checker = new MacroTaskChecker(setImmediate, 1000 * 10)

可以看到执行次数大概高出 Node.js setTimeout 一个量级：

time: 4839.71 avg: 59271.54
time: 5032.99 avg: 51778.84
meaninglessRun: 922.182ms
time: 6122.44 avg: 9179.95
time: 6338.32 avg: 46351.38
time: 6536.66 avg: 50459.77

按照 Node.js 文档中的解释，setImmediate 会在每一个 loop (phase) 的 check 阶段执行。使用 setImmediate 应该是能准确记录每一次 Loop 的。我这台机器大概是 40000 到 60000 之间的循环次数。

<span style="font-size: 18px;">window.postMessage</span>

在 browser 上由于没有 setImmediate 我们可以按照 MDN 上的指引使用 window.postMessage 实现一个。

如果想在浏览器中实现 0ms 延时的定时器，你可以参考这里所说的 window.postMessage()

const fns = []
window.addEventListener("message", () => {
    const currentFns = [...fns]
    fns.length = 0
    currentFns.forEach(fn => fn())
}, true);
function messageChannelMacroTaskDispatcher(fn) {
    fns.push(fn)
    window.postMessage(1)
}

可以看到和 node.js setImmediate 量级是一致的。

time: 78769.70 avg: 51759.83
time: 78975.60 avg: 48614.49
meaninglessRun: 921.143 ms
time: 80111.50 avg: 8805.14
time: 80327.00 avg: 46425.26
time: 80539.10 avg: 47169.81

<span style="font-size: 18px;">MessageChannel</span>

browser

理论上 browser 使用 MessageChannel 应该也是可以的，还避免了无效的消息被其他 window.addEventListener("message", handler) 接收：

const { port1, port2 } = new MessageChannel();
const fns = []
port1.onmessage = () => {
    const currentFns = [...fns]
    fns.length = 0
    currentFns.forEach(fn => fn())
};
function messageChannelMacroTaskDispatcher(fn) {
    fns.push(fn)
    port2.postMessage(1)
}

不是很懂为啥会比 window.postMessage 频繁一点，同时启动两个 checker 的话可以看到 log 是成对出现的，也就是说一个loop内大家都只执行了一次。我猜测是 window.postMessage 的实现方式消耗会大一些。

time: 54974.80 avg: 68823.12
time: 55121.00 avg: 68493.15
meaninglessRun: 925.160888671875 ms
time: 56204.60 avg: 9229.35
time: 56353.00 avg: 67430.88
time: 56503.10 avg: 66666.67
// 一起执行 wp=window.postMessage mc=MessageChannel
wp time: 43307.90 avg: 25169.90
mc time: 43678.40 avg: 27005.13
wp time: 43678.60 avg: 26990.55
mc time: 44065.80 avg: 25833.12
wp time: 44066.00 avg: 25819.78
mc time: 44458.40 avg: 25484.20

node

在 node.js 上也有 MessageChannel ，是否也可以用来测量loop次数呢？

mc time: 460.99 avg: 353930.80
mc time: 489.52 avg: 355088.11
mc time: 520.30 avg: 326384.64
mc time: 551.78 avg: 320427.29

量级很不正常。理论上不应该超过 setImmediate 的。如果同时启动 setImmediate 和 setTimeout 的 checker:

...
(messagechannel) time: 1231.10 avg: 355569.31
(messagechannel) time: 1260.14 avg: 345825.77
(setImmediate) time: 1269.95 avg: 339.27
(setTimeout) time: 1270.09 avg: 339.13
(messagechannel) time: 1293.80 avg: 298141.74
(messagechannel) time: 1322.50 avg: 349939.04
...

很明显跟不是宏任务了。我猜测 MessageChannel 在 node.js 被归入到跟 socket 等同级别了，就是超出阈值之后的任务会移动到下一个loop中。

总结

使用这种方式去检测性能还挺有趣的，正式使用的话这个指标感觉过于不稳定（即使什么都没做都会有20%-30%的振动）。推荐和其他正经的办法（比如 performance 等）结合。

同时这种方式非常有可能影响正常的 Event Loop，比如 Node.js 中会有一个 pull 的阶段，在执行完全部微任务后，没有任何 timer 的话是会停留在这个阶段，准备马上执行下一个出现的微任务。

顺便复习了下 Event Loop。没想到的是 MessageChannel 在两边的差距居然有这么大。

更多node相关知识，请访问：nodejs 教程！

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