這一次,完全弄懂 JavaScript 執行機制

如下內容轉載掘金有位大牛ssssyoki寫的的文章,連接地址:https://juejin.im/post/59e85e...javascript

本文的目的就是要保證你完全弄懂javascript的執行機制,若是讀完本文還不懂,能夠揍我。前端

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:java

  • 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:node

let a = '1';
console.log(a);

let b = '2';
console.log(b);

圖片名稱

然而實際上js是這樣的:程序員

setTimeout(function(){
    console.log('定時器開始啦')
});

new Promise(function(resolve){
    console.log('立刻執行for循環啦');
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 99 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log('執行then函數啦')
});

console.log('代碼執行結束');

圖片名稱

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:面試

//"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"

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?ajax

圖片名稱

咱們真的要完全弄明白javascript的執行機制了。chrome

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!promise

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:瀏覽器

  • 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:

圖片名稱

導圖要表達的內容用文字來表述的話:

  • 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。

說了這麼多文字,不如直接一段代碼更直白:

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('發送成功!');
    }
})
console.log('代碼執行結束');

上面是一段簡易的ajax請求代碼:

  • 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:

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

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

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

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:

//代碼1
console.log('先執行這裏');
setTimeout(() => {
    console.log('執行啦')
},0);
//代碼2
console.log('先執行這裏');
setTimeout(() => {
    console.log('執行啦')
},3000);

代碼1的輸出結果是:

//先執行這裏
//執行啦

代碼2的輸出結果是:

//先執行這裏
// ... 3s later
// 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:

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

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

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:

圖片名稱

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:

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')
    })
})

第一輪事件循環流程分析以下:

  • 總體script做爲第一個宏任務進入主線程,遇到console.log,輸出1。
  • 遇到setTimeout,其回調函數被分發到宏任務Event Queue中。咱們暫且記爲setTimeout1。
  • 遇到process.nextTick(),其回調函數被分發到微任務Event Queue中。咱們記爲process1。
  • 遇到Promise,new Promise直接執行,輸出7。then被分發到微任務Event Queue中。咱們記爲then1。
  • 又遇到了setTimeout,其回調函數被分發到宏任務Event Queue中,咱們記爲setTimeout2。
宏任務Event Queue 微任務Event Queue
setTimeout1 process1
setTimeout2 then1
  • 上表是第一輪事件循環宏任務結束時各Event Queue的狀況,此時已經輸出了1和7。
  • 咱們發現了process1和then1兩個微任務。
  • 執行process1,輸出6。
  • 執行then1,輸出8。

好了,第一輪事件循環正式結束,這一輪的結果是輸出1,7,6,8。那麼第二輪時間循環從setTimeout1宏任務開始:

  • 首先輸出2。接下來遇到了process.nextTick(),一樣將其分發到微任務Event Queue中,記爲process2。new Promise當即執行輸出4,then也分發到微任務Event Queue中,記爲then2。
宏任務Event Queue 微任務Event Queue
setTimeout2 process2
then2
  • 第二輪事件循環宏任務結束,咱們發現有process2和then2兩個微任務能夠執行。
  • 輸出3。
  • 輸出5。
  • 第二輪事件循環結束,第二輪輸出2,4,3,5。
  • 第三輪事件循環開始,此時只剩setTimeout2了,執行。
  • 直接輸出9。
  • 將process.nextTick()分發到微任務Event Queue中。記爲process3。
  • 直接執行new Promise,輸出11。
  • 將then分發到微任務Event Queue中,記爲then3。
宏任務Event Queue 微任務Event Queue
process3
then3
  • 第三輪事件循環宏任務執行結束,執行兩個微任務process3和then3。
  • 輸出10。
  • 輸出12。
  • 第三輪事件循環結束,第三輪輸出9,11,10,12。

整段代碼,共進行了三次事件循環,完整的輸出爲1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12。(請注意,node環境下的事件監聽依賴libuv與前端環境不徹底相同,輸出順序可能會有偏差)

6、寫在最後

一、js的異步

咱們從最開頭就說javascript是一門單線程語言,無論是什麼新框架新語法糖實現的所謂異步,其實都是用同步的方法去模擬的,緊緊把握住單線程這點很是重要。

二、事件循環Event Loop

事件循環是js實現異步的一種方法,也是js的執行機制。

三、javascript的執行和運行

執行和運行有很大的區別,javascript在不一樣的環境下,好比node,瀏覽器,Ringo等等,執行方式是不一樣的。而運行大多指javascript解析引擎,是統一的。

四、setImmediate

微任務和宏任務還有不少種類,好比setImmediate等等,執行都是有共同點的,有興趣的同窗能夠自行了解。

五、最後的最後

  • javascript是一門單線程語言
  • Event Loop是javascript的執行機制

緊緊把握兩個基本點,以認真學習javascript爲中心,早日實現成爲前端高手的偉大夢想!

圖片名稱

以上轉載完結 : )


* 本身補充:關於宏任務與微任務

看過一位大哥寫的形象比喻:一個宏任務在執行的過程當中,是能夠添加一些微任務的,就像在櫃檯辦理業務,你前邊的一位老大爺可能在存款,在存款這個業務辦理完之後,櫃員會問老大爺還有沒有其餘須要辦理的業務,這時老大爺想了一下:「最近P2P爆雷有點兒多,是否是要選擇穩一些的理財呢」,而後告訴櫃員說,要辦一些理財的業務,這時候櫃員確定不能告訴老大爺說:「您再上後邊取個號去,從新排隊」。因此原本快輪到你來辦理業務,會由於老大爺臨時添加的「理財業務」而日後推。也許老大爺在辦完理財之後還想 再辦一個信用卡?或者 再買點兒記念幣?不管是什麼需求,只要是櫃員可以幫她辦理的,都會在處理你的業務以前來作這些事情,這些均可以認爲是微任務。

明白哪些操做是宏任務、哪些是微任務很關鍵,目前業界比較流行的說法:

宏任務

# 瀏覽器 Node
I/O v v
setTimeout v v
setInterval v v
setImmediate x v
requestAnimationFrame v x

微任務

# 瀏覽器 Node
process.nextTick x v
MutationObserver v x
Promise.then catch finally v v

promise的回調被認爲宏任務仍是微任務,不一樣的瀏覽器表現不一樣(能夠參閱Tasks, microtasks, queues and schedules,連接地址:https://jakearchibald.com/201...)。不過,通常共識是 promise 應該是 microtask 隊列的一部分。

另外,async/await本質上是基於Promise的一些封裝,而Promise是屬於微任務的一種。因此在使用await關鍵字與Promise.then效果相似:
圖片描述async函數在await以前的代碼都是同步執行的,能夠理解爲await以前的代碼屬於new Promise時傳入的代碼,await以後的全部代碼都是在Promise.then中的回調。

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