什麼是EventLoop？怎麼測試Node或頁面的效能

Event Loop 機制大家應該都有了解。本文利用 EventLoop 去做一個有趣的檢測node或頁面效能的程式碼，順便介紹了一下EventLoop，希望對大家有幫助！

Event Loop

Event Loop 機制大家應該都有了解。我先重複總結一下。

Node.js 和 Javascript 的 Event Loop 不太一樣，直覺上是多了 setImmediate 和 process.nextTick 兩個 API。其次是因為執行時間不一樣，Html Standrad 裡面會考慮多頁面、DOM操作等不同來源會有不同的 task queue 。而 Node.js Event Loop 中需要考慮的沒這麼多。

按照我的理解，雙方在概念上是一致的，可以如此概括（或看這裡）：

• task queue 任務隊列。有些事件等會被定義為任務，很多時候會被稱為 MacroTask（巨集任務）與 MicroTask 進行對應。每次會取得隊頭的 task 進行執行。

• microtask queue 微任務佇列。會有一個微任務佇列，一個 Task 內一般會執行清空微任務佇列。

• 如此往復。

效能測量

在上面的了解之後，有一個簡單的對效能進行測量的方法：每秒內完成了多少次Event Loop 循環，或執行了多少個MacroTask，這樣我們大致就能知道程式碼中同步的程式碼的執行情況。

測試函數

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
    }
}

之後，執行一些死迴圈去測試是否能偵測到密集同步程式碼執行。

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)}`))

從輸出能明顯看到同步阻塞的時候avg是下降的。不過在 browser 和 node.js 上測試兩邊會有明顯差距。 【相關教學推薦：nodejs影片教學】

// 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

雖然達成我們的目的，但是使用 setTimeout 是不完全能準確記錄下每一個任務的。根據 HTML Standrad 和 MDN 的說法，setTimeout 最少的會等待4ms。從這個角度看browser avg * 4ms $\approx$

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

#≈

# 1000ms。而 node.js 應該是沒有遵循 browser 那邊的約定，但是也沒有執行到記錄每一個loop。 setImmediate

#如果使用node.js 的<span style="font-size: 18px;">setImmediate</span>：

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

可以看到執行次數大概高出 Node.js

setTimeout

一個量級：<pre class='brush:php;toolbar:false;'>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</pre>按照Node.js 文件中的解釋，

setImmediate ### 會在每一個loop (phase) 的check 階段執行。使用 ###setImmediate### 應該是能準確記錄每一次 Loop 的。我這台機器大概是 40000 到 60000 之間的循環次數。 ###############window.postMessage################在browser 上因為沒有###setImmediate### 我們可以依照MDN 上的指引使用###window.postMessage### 實作一個。 ###

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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