这一次，彻底弄懂 JavaScript 执行机制

目录

1. JavaScript事件循环

JavaScript是单线程，JS任务要一个一个顺序执行。如果一个任务耗时过长，那么后一个任务必须等待。会造成阻塞， 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：

  • 首先判断JS是同步还是异步,同步就进入主线程，异步的进入Event Table并注册函数。
  • 当满足触发条件后，Event Table会将这个函数移入Event Queue(事件队列)。
  • 主线程内的任务执行完毕为空，会去Event Queue查看是否有可执行的异步任务,如果有就推入主线程中
  • 上述过程会不断重复，这就是常说的Event Loop(事件循环)。
  • 事件循环是JS实现异步的一种方法，也是JS的执行机制。

那怎么知道主线程执行栈为空呢？js引擎存在监控进程monitoring process，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 检查是否有等待被调用的函数。

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

2.setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout无需再多言，大家对他的第一印象就是异步可以延时执行，我们经常这么实现延时3秒执行：

setTimeout(() => {
    console.log('延时3秒');
},3000)
console.log('执行console');

//执行console
//延时3秒

渐渐的setTimeout用的地方多了，问题也出现了，有时候明明写的延时3秒，实际却5，6秒才执行函数，这又咋回事啊？

我们修改一下前面的代码：

setTimeout(() => {
    task()
},3000)

sleep(10000000)

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()需要的时间远远超过3秒，这时候我们需要重新理解setTimeout的定义。我们先说上述代码是怎么执行的：

  • 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这个函数，是经过指定时间后，把要执行的任务(本例中为task())加入到Event Queue中，又因为是单线程任务要一个一个执行，如果前面的任务需要的时间太久，那么只能等着，导致真正的延迟时间远远大于3秒。

我们还经常遇到setTimeout(fn,0)这样的代码，0秒后执行又是什么意思呢？是不是可以立即执行呢？

答案是不会的，setTimeout(fn,0)的含义是，指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行，意思就是不用再等多少秒了，（而HTML5标准规定了setTimeout的最短间隔，不得低于4毫秒，如果低于这个值，就会自动增加，因此即便主线程为空，0毫秒实际上也是达不到的），只要主线程执行栈内的同步任务全部执行完成，栈为空就开始执行。

console.log('先执行这里');
setTimeout(() => {
    console.log('执行啦')
},0);

//先执行这里
//执行啦

//-----------------------------------

console.log('先执行这里');
setTimeout(() => {
    console.log('执行啦')
},3000);  

//先执行这里
// ... 3s later
// 执行啦

3.Promise与process.nextTick(callback)

Promise的定义和功能本文不再赘述，不了解的读者可以学习一下阮一峰老师的Promise。而process.nextTick(callback)（Nodejs独有），在事件循环的下一次循环中调用 callback 回调函数。

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，事件绑定，ajax，回调函数等
  • micro-task(微任务)：Promise，process.nextTick

不同类型的任务会进入对应的Event Queue，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，用一段代码说明：

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
})

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

console.log('console');
  • 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。
  • 此时整体代码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。

事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：

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：

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')
    })
})

1. 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。

    宏任务Event Queue 微任务Event Queue
    setTimeout1 process1
    setTimeout2 then1

  • 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。

  • 发现存在 process1 和 then1 两个微任务。

  • 执行process1，输出 6。

  • 执行then1，输出 8。

  • 第一轮事件循环正式结束，这一轮的结果是输出 1，7，6，8。

2. 第二轮事件循环从setTimeout1宏任务开始：

  • 首先输出 2。遇到process.nextTick()，将其分发到微任务Event Queue中，标记为 process2。

  • new Promise立即执行输出 4，then也分发到微任务Event Queue中，记为 then2。

    宏任务Event Queue 微任务Event Queue
    setTimeout2 process2
    then2

  • 第二轮事件循环宏任务结束后，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。

3. 第三轮事件循环开始，此时只剩setTimeout2，执行。

  • 直接输出 9。

  • 将process.nextTick()分发到微任务Event Queue中。记为 process3。

  • new Promise立即执行，输出 11。

  • 将then分发到微任务Event Queue中，记为 then3。

    宏任务Event Queue 微任务Event Queue
    process3
    then3

  • 第三轮事件循环宏任务执行结束后，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。

注意，node环境与前端环境不完全相同，输出顺序可能会有误差

node版本 < 11，输出 1，7，6，8 ，2，4，9，11，3，10，5，12)。

如果还是不懂得同学可以去看一下这个小哥哥/小姐姐的文章，总结的挺到位的。向他/她学习：

参考大神链接：//juejin.cn/post/6844903512845860872

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