JavaScript 执行机制

不论你是javascript新手还是老鸟，不论是面试求职，还是日常开发工作，我们经常会遇到这样的情况：给定的几行代码，我们需要知道其输出内容和顺序。因为javascript是一门单线程语言，所以我们可以得出结论：

• javascript是按照语句出现的顺序执行的

看到这里读者要打人了：我难道不知道js是一行一行执行的？还用你说？稍安勿躁，正因为js是一行一行执行的，所以我们以为js都是这样的：

[code]let a = '1';
console.log(a);

let b = '2';
console.log(b);复制代码

然而实际上js是这样的：

[code]setTimeout(function(){
console.log('定时器开始啦')
});

new Promise(function(resolve){
console.log('马上执行for循环啦');
for(var i = 0; i < 10000; i++){
i == 99 && resolve();
}
}).then(function(){
console.log('执行then函数啦')
});

console.log('代码执行结束');复制代码

依照js是按照语句出现的顺序执行这个理念，我自信的写下输出结果：

[code]//"定时器开始啦"
//"马上执行for循环啦"
//"执行then函数啦"
//"代码执行结束"复制代码

去chrome上验证下，结果完全不对，瞬间懵了，说好的一行一行执行的呢？

我们真的要彻底弄明白javascript的执行机制了。

1.关于javascript

javascript是一门单线程语言，在最新的HTML5中提出了Web-Worker，但javascript是单线程这一核心仍未改变。所以一切javascript版的"多线程"都是用单线程模拟出来的，一切javascript多线程都是纸老虎！

2.javascript事件循环

既然js是单线程，那就像只有一个窗口的银行，客户需要排队一个一个办理业务，同理js任务也要一个一个顺序执行。如果一个任务耗时过长，那么后一个任务也必须等着。那么问题来了，假如我们想浏览新闻，但是新闻包含的超清图片加载很慢，难道我们的网页要一直卡着直到图片完全显示出来？因此聪明的程序员将任务分为两类：

• 同步任务
• 异步任务

当我们打开网站时，网页的渲染过程就是一大堆同步任务，比如页面骨架和页面元素的渲染。而像加载图片音乐之类占用资源大耗时久的任务，就是异步任务。关于这部分有严格的文字定义，但本文的目的是用最小的学习成本彻底弄懂执行机制，所以我们用导图来说明：

导图要表达的内容用文字来表述的话：

• 同步和异步任务分别进入不同的执行"场所"，同步的进入主线程，异步的进入Event Table并注册函数。
• 当指定的事情完成时，Event Table会将这个函数移入Event Queue。
• 主线程内的任务执行完毕为空，会去Event Queue读取对应的函数，进入主线程执行。
• 上述过程会不断重复，也就是常说的Event Loop(事件循环)。

我们不禁要问了，那怎么知道主线程执行栈为空啊？js引擎存在monitoring process进程，会持续不断的检查主线程执行栈是否为空，一旦为空，就会去Event Queue那里检查是否有等待被调用的函数。

说了这么多文字，不如直接一段代码更直白：

[code]let data = [];
$.ajax({
url:www.javascript.com,
data:data,
success:() => {
console.log('发送成功!');
}
})
console.log('代码执行结束');复制代码

上面是一段简易的

ajax

• ajax进入Event Table，注册回调函数

  success

  。
• 执行

  console.log('代码执行结束')

  。
• ajax事件完成，回调函数

  success

  进入Event Queue。
• 主线程从Event Queue读取回调函数

  success

  并执行。

相信通过上面的文字和代码，你已经对js的执行顺序有了初步了解。接下来我们来研究进阶话题：setTimeout。

3.又爱又恨的setTimeout

大名鼎鼎的

setTimeout

[code]setTimeout(() => {
console.log('延时3秒');
},3000)复制代码

渐渐的

setTimeout

先看一个例子：

[code]setTimeout(() => {
task();
},3000)
console.log('执行console');复制代码

根据前面我们的结论，

setTimeout

console.log

[code]//执行console
//task()复制代码

去验证一下，结果正确！
然后我们修改一下前面的代码：

[code]setTimeout(() => {
task()
},3000)

sleep(10000000)复制代码

乍一看其实差不多嘛，但我们把这段代码在chrome执行一下，却发现控制台执行

task()

这时候我们需要重新理解

setTimeout

• task()

  进入Event Table并注册,计时开始。
• 执行

  sleep

  函数，很慢，非常慢，计时仍在继续。
• 3秒到了，计时事件

  timeout

  完成，

  task()

  进入Event Queue，但是

  sleep

  也太慢了吧，还没执行完，只好等着。

• sleep

  终于执行完了，

  task()

  终于从Event Queue进入了主线程执行。

上述的流程走完，我们知道

setTimeout

task()

我们还经常遇到

setTimeout(fn,0)

答案是不会的，

setTimeout(fn,0)

[code]//代码1
console.log('先执行这里');
setTimeout(() => {
console.log('执行啦')
},0);复制代码

[code]//代码2
console.log('先执行这里');
setTimeout(() => {
console.log('执行啦')
},3000);复制代码

代码1的输出结果是：

[code]//先执行这里
//执行啦复制代码

代码2的输出结果是：

[code]//先执行这里
// ... 3s later
// 执行啦复制代码

关于

setTimeout

4.又恨又爱的setInterval

上面说完了

setTimeout

setInterval

setInterval

唯一需要注意的一点是，对于

setInterval(fn,ms)

ms

fn

ms

fn

setInterval

fn

ms

5.Promise与process.nextTick(callback)

传统的定时器我们已经研究过了，接着我们探究

Promise

process.nextTick(callback)

Promise

process.nextTick(callback)

我们进入正题，除了广义的同步任务和异步任务，我们对任务有更精细的定义：

• macro-task(宏任务)：包括整体代码script，setTimeout，setInterval
• micro-task(微任务)：Promise，process.nextTick

不同类型的任务会进入对应的Event Queue，比如

setTimeout

setInterval

事件循环的顺序，决定js代码的执行顺序。进入整体代码(宏任务)后，开始第一次循环。接着执行所有的微任务。然后再次从宏任务开始，找到其中一个任务队列执行完毕，再执行所有的微任务。听起来有点绕，我们用文章最开始的一段代码说明：

[code]setTimeout(function() {
console.log('setTimeout');
})

new Promise(function(resolve) {
console.log('promise');
}).then(function() {
console.log('then');
})

console.log('console');复制代码

• 这段代码作为宏任务，进入主线程。
• 先遇到

  setTimeout

  ，那么将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue。(注册过程与上同，下文不再描述)
• 接下来遇到了

  Promise

  ，

  new Promise

  立即执行，

  then

  函数分发到微任务Event Queue。
• 遇到

  console.log()

  ，立即执行。
• 好啦，整体代码script作为第一个宏任务执行结束，看看有哪些微任务？我们发现了

  then

  在微任务Event Queue里面，执行。
• ok，第一轮事件循环结束了，我们开始第二轮循环，当然要从宏任务Event Queue开始。我们发现了宏任务Event Queue中

  setTimeout

  对应的回调函数，立即执行。
• 结束。

我们来分析一段较复杂的代码，看看你是否真的掌握了js的执行机制：

[code]console.log('1');

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

setTimeout(function() {
console.log('9');
process.nextTick(function() {
console.log('10');
})
new Promise(function(resolve) {
console.log('11');
resolve();
}).then(function() {
console.log('12')
})
})复制代码

第一轮事件循环流程分析如下：

• 整体script作为第一个宏任务进入主线程，遇到

  console.log

  ，输出1。
• 遇到

  setTimeout

  ，其回调函数被分发到宏任务Event Queue中。我们暂且记为

  setTimeout1

  。
• 遇到

  process.nextTick()

  ，其回调函数被分发到微任务Event Queue中。我们记为

  process1

  。
• 遇到

  Promise

  ，

  new Promise

  直接执行，输出7。

  then

  被分发到微任务Event Queue中。我们记为

  then1

  。
• 又遇到了

  setTimeout

  ，其回调函数被分发到宏任务Event Queue中，我们记为

  setTimeout2

  。

• 上表是第一轮事件循环宏任务结束时各Event Queue的情况，此时已经输出了1和7。

• 我们发现了

  process1

  和

  then1

  两个微任务。

• 执行

  process1

  ,输出6。
• 执行

  then1

  ，输出8。

好了，第一轮事件循环正式结束，这一轮的结果是输出1，7，6，8。那么第二轮时间循环从

setTimeout1

• 首先输出2。接下来遇到了

  process.nextTick()

  ，同样将其分发到微任务Event Queue中，记为

  process2

  。

  new Promise

  立即执行输出4，

  then

  也分发到微任务Event Queue中，记为

  then2

  。

• 第二轮事件循环宏任务结束，我们发现有

  process2

  和

  then2

  两个微任务可以执行。
• 输出3。
• 输出5。
• 第二轮事件循环结束，第二轮输出2，4，3，5。
• 第三轮事件循环开始，此时只剩setTimeout2了，执行。
• 直接输出9。
• 将

  process.nextTick()

  分发到微任务Event Queue中。记为

  process3

  。
• 直接执行

  new Promise

  ，输出11。
• 将

  then

  分发到微任务Event Queue中，记为

  then3

  。

• 第三轮事件循环宏任务执行结束，执行两个微任务

  process3

  和

  then3

  。
• 输出10。
• 输出12。
• 第三轮事件循环结束，第三轮输出9，11，10，12。

整段代码，共进行了三次事件循环，完整的输出为1，7，6，8，2，4，3，5，9，11，10，12。
(请注意，node环境下的事件监听依赖libuv与前端环境不完全相同，输出顺序可能会有误差)

6.写在最后

(1)js的异步

我们从最开头就说javascript是一门单线程语言，不管是什么新框架新语法糖实现的所谓异步，其实都是用同步的方法去模拟的，牢牢把握住单线程这点非常重要。

(2)事件循环Event Loop

事件循环是js实现异步的一种方法，也是js的执行机制。

(3)javascript的执行和运行

执行和运行有很大的区别，javascript在不同的环境下，比如node，浏览器，Ringo等等，执行方式是不同的。而运行大多指javascript解析引擎，是统一的。

(4)setImmediate

微任务和宏任务还有很多种类，比如

setImmediate

(5)最后的最后

• javascript是一门单线程语言
• Event Loop是javascript的执行机制

牢牢把握两个基本点，以认真学习javascript为中心，早日实现成为前端高手的伟大梦想！

作者：ssssyoki