JavaScript 執行機制

時間 2019-12-08

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不論你是javascript新手仍是老鳥，不管是面試求職，仍是平常開發工做，咱們常常會遇到這樣的狀況：給定的幾行代碼，咱們須要知道其輸出內容和順序。由於javascript是一門單線程語言，因此咱們能夠得出結論：javascript

javascript是按照語句出現的順序執行的

看到這裏讀者要打人了：我難道不知道js是一行一行執行的？還用你說？稍安勿躁，正由於js是一行一行執行的，因此咱們覺得js都是這樣的：前端

1 let a = '1';
2 console.log(a);
3 
4 let b = '2';
5 console.log(b);

然而實際上js是這樣的：java

 1 setTimeout(function(){
 2     console.log('定時器開始啦')
 3 });
 4 
 5 new Promise(function(resolve){
 6     console.log('立刻執行for循環啦');
 7     for(var i = 0; i < 10000; i++){
 8         i == 99 && resolve();
 9     }
10 }).then(function(){
11     console.log('執行then函數啦')
12 });
13 
14 console.log('代碼執行結束');

依照js是按照語句出現的順序執行這個理念，我自信的寫下輸出結果：

//"定時器開始啦"

//"立刻執行for循環啦"

//"執行then函數啦"

//"代碼執行結束"

結果去chrome上驗證下，結果徹底不對，瞬間懵了，說好的一行一行執行的呢？

咱們真的要完全弄明白javascript的執行機制了。

1.關於javascript

javascript是一門單線程語言，在最新的HTML5中提出了Web-Worker，但javascript是單線程這一核心仍未改變。因此一切javascript版的"多線程"都是用單線程模擬出來的，一切javascript多線程都是紙老虎！node

2.javascript事件循環

既然js是單線程，那就像只有一個窗口的銀行，客戶須要排隊一個一個辦理業務，同理js任務也要一個一個順序執行。若是一個任務耗時過長，那麼後一個任務也必須等着。那麼問題來了，假如咱們想瀏覽新聞，可是新聞包含的超清圖片加載很慢，難道咱們的網頁要一直卡着直到圖片徹底顯示出來？所以聰明的程序員將任務分爲兩類：程序員

同步任務
異步任務

當咱們打開網站時，網頁的渲染過程就是一大堆同步任務，好比頁面骨架和頁面元素的渲染。而像加載圖片音樂之類佔用資源大耗時久的任務，就是異步任務。關於這部分有嚴格的文字定義，但本文的目的是用最小的學習成本完全弄懂執行機制，因此咱們用導圖來講明：es6

導圖要表達的內容用文字來表述的話：面試

同步和異步任務分別進入不一樣的執行"場所"，同步的進入主線程，異步的進入Event Table並註冊函數。
當指定的事情完成時，Event Table會將這個函數移入Event Queue。
主線程內的任務執行完畢爲空，會去Event Queue讀取對應的函數，進入主線程執行。
上述過程會不斷重複，也就是常說的Event Loop(事件循環)。

咱們不由要問了，那怎麼知道主線程執行棧爲空啊？js引擎存在monitoring process進程，會持續不斷的檢查主線程執行棧是否爲空，一旦爲空，就會去Event Queue那裏檢查是否有等待被調用的函數。ajax

說了這麼多文字，不如直接一段代碼更直白：chrome

1 let data = [];
2 $.ajax({
3     url:www.javascript.com,
4     data:data,
5     success:() => {
6         console.log('發送成功!');
7     }
8 })
9 console.log('代碼執行結束');

上面是一段簡易的ajax請求代碼：promise

ajax進入Event Table，註冊回調函數success。
執行console.log('代碼執行結束')。
ajax事件完成，回調函數success進入Event Queue。
主線程從Event Queue讀取回調函數success並執行。

相信經過上面的文字和代碼，你已經對js的執行順序有了初步瞭解。接下來咱們來研究進階話題：setTimeout。

3.又愛又恨的setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout無需再多言，你們對他的第一印象就是異步能夠延時執行，咱們常常這麼實現延時3秒執行：

1 setTimeout(() => {
2     console.log('延時3秒');
3 },3000)

漸漸的setTimeout用的地方多了，問題也出現了，有時候明明寫的延時3秒，實際卻5，6秒才執行函數，這又咋回事啊？

先看一個例子：

1 setTimeout(() => {
2     task();
3 },3000)
4 console.log('執行console');

根據前面咱們的結論，setTimeout是異步的，應該先執行console.log這個同步任務，因此咱們的結論是：

//執行console
//task()

去驗證一下，結果正確！
而後咱們修改一下前面的代碼：

1 setTimeout(() => {
2     task()
3 },3000)
4 
5 sleep(10000000)

乍一看其實差很少嘛，但咱們把這段代碼在chrome執行一下，卻發現控制檯執行task()須要的時間遠遠超過3秒，說好的延時三秒，爲啥如今須要這麼長時間啊？

這時候咱們須要從新理解setTimeout的定義。咱們先說上述代碼是怎麼執行的：

task()進入Event Table並註冊,計時開始。
執行sleep函數，很慢，很是慢，計時仍在繼續。
3秒到了，計時事件timeout完成，task()進入Event Queue，可是sleep也太慢了吧，還沒執行完，只好等着。
sleep終於執行完了，task()終於從Event Queue進入了主線程執行。

上述的流程走完，咱們知道setTimeout這個函數，是通過指定時間後，把要執行的任務(本例中爲task())加入到Event Queue中，又由於是單線程任務要一個一個執行，若是前面的任務須要的時間過久，那麼只能等着，致使真正的延遲時間遠遠大於3秒。

咱們還常常遇到setTimeout(fn,0)這樣的代碼，0秒後執行又是什麼意思呢？是否是能夠當即執行呢？

答案是不會的，setTimeout(fn,0)的含義是，指定某個任務在主線程最先可得的空閒時間執行，意思就是不用再等多少秒了，只要主線程執行棧內的同步任務所有執行完成，棧爲空就立刻執行。舉例說明：

 1 //代碼1
 2 console.log('先執行這裏');
 3 setTimeout(() => {
 4     console.log('執行啦')
 5 },0);
 6 
 7 輸出結果
 8 
 9 //先執行這裏
10 //執行啦

 1 //代碼2
 2 console.log('先執行這裏');
 3 setTimeout(() => {
 4     console.log('執行啦')
 5 },3000);
 6 
 7 輸出結果
 8 
 9 //先執行這裏
10 // ... 3s later
11 // 執行啦

關於 setTimeout要補充的是，即使主線程爲空，0毫秒實際上也是達不到的。根據HTML的標準，最低是4毫秒。有興趣的同窗能夠自行了解。

4.又恨又愛的setInterval

上面說完了setTimeout，固然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。他倆差很少，只不事後者是循環的執行。對於執行順序來講，setInterval會每隔指定的時間將註冊的函數置入Event Queue，若是前面的任務耗時過久，那麼一樣須要等待。

惟一須要注意的一點是，對於setInterval(fn,ms)來講，咱們已經知道不是每過ms秒會執行一次fn，而是每過ms秒，會有fn進入Event Queue。一旦setInterval的回調函數fn執行時間超過了延遲時間ms，那麼就徹底看不出來有時間間隔了。這句話請讀者仔細品味。

5.Promise與process.nextTick(callback)

傳統的定時器咱們已經研究過了，接着咱們探究Promise與process.nextTick(callback)的表現。

Promise的定義和功能本文再也不贅述，不瞭解的讀者能夠學習一下阮一峯老師的Promise。而process.nextTick(callback)相似node.js版的"setTimeout"，在事件循環的下一次循環中調用 callback 回調函數。

咱們進入正題，除了廣義的同步任務和異步任務，咱們對任務有更精細的定義：

macro-task(宏任務)：包括總體代碼script，setTimeout，setInterval
micro-task(微任務)：Promise，process.nextTick

不一樣類型的任務會進入對應的Event Queue，好比setTimeout和setInterval會進入相同的Event Queue。

事件循環的順序，決定js代碼的執行順序。進入總體代碼(宏任務)後，開始第一次循環。接着執行全部的微任務。而後再次從宏任務開始，找到其中一個任務隊列執行完畢，再執行全部的微任務。聽起來有點繞，咱們用文章最開始的一段代碼說明：

 1 setTimeout(function() {
 2     console.log('setTimeout');
 3 })
 4 
 5 new Promise(function(resolve) {
 6     console.log('promise');
 7 }).then(function() {
 8     console.log('then');
 9 })
10 
11 console.log('console');

這段代碼做爲宏任務，進入主線程。
先遇到setTimeout，那麼將其回調函數註冊後分發到宏任務Event Queue。(註冊過程與上同，下文再也不描述)
接下來遇到了Promise，new Promise當即執行，then函數分發到微任務Event Queue。
遇到console.log()，當即執行。
好啦，總體代碼script做爲第一個宏任務執行結束，看看有哪些微任務？咱們發現了then在微任務Event Queue裏面，執行。
ok，第一輪事件循環結束了，咱們開始第二輪循環，固然要從宏任務Event Queue開始。咱們發現了宏任務Event Queue中setTimeout對應的回調函數，當即執行。
結束。

事件循環，宏任務，微任務的關係如圖所示：

咱們來分析一段較複雜的代碼，看看你是否真的掌握了js的執行機制：

 1 console.log('1');
 2 
 3 setTimeout(function() {
 4     console.log('2');
 5     process.nextTick(function() {
 6         console.log('3');
 7     })
 8     new Promise(function(resolve) {
 9         console.log('4');
10         resolve();
11     }).then(function() {
12         console.log('5')
13     })
14 })
15 process.nextTick(function() {
16     console.log('6');
17 })
18 new Promise(function(resolve) {
19     console.log('7');
20     resolve();
21 }).then(function() {
22     console.log('8')
23 })
24 
25 setTimeout(function() {
26     console.log('9');
27     process.nextTick(function() {
28         console.log('10');
29     })
30     new Promise(function(resolve) {
31         console.log('11');
32         resolve();
33     }).then(function() {
34         console.log('12')
35     })
36 })