js的執行機制

javascript的運行機制一直困擾在我,對其的運行機制也是隻知其一;不知其二,在看了https://juejin.im/post/59e85eebf265da430d571f89#heading-10這篇文章後,有種茅塞頓開的感受,下面是原文內容:javascript

認識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!前端

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: 1)同步任務 2)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: java

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。

  1. 當指定的事情完成時,Event Table會將這個函數移入Event Queue。
  2. 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。
  3. 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:node

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

上面是一段簡易的ajax請求代碼:程序員

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。es6

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。ajax

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:chrome

setTimeout(() => {
    console.log('延時3秒');
},3000)
複製代碼

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?promise

先看一個例子:瀏覽器

setTimeout(() => {
    task();
},3000)
console.log('執行console');
複製代碼

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()
複製代碼

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)
複製代碼

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:

  1. task()進入Event Table並註冊,計時開始。
  2. 執行sleep函數,很慢,很是慢,計時仍在繼續。
  3. 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。
  4. 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);
複製代碼
//代碼2
console.log('先執行這裏');
setTimeout(() => {
    console.log('執行啦')
},3000);
複製代碼

代碼1的輸出結果是:

//先執行這裏
//執行啦
複製代碼

代碼2的輸出結果是:

//先執行這裏
// ... 3s later
// 執行啦
複製代碼

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。

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。

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Promiseprocess.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:

  1. macro-task(宏任務):包括總體代碼script,setTimeout,setInterval
  2. 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');
複製代碼
  1. 這段代碼做爲宏任務,進入主線程。
  2. 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)
  3. 接下來遇到了Promise,new Promise當即執行,then函數分發到微任務Event Queue。
  4. 遇到console.log(),當即執行。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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:

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')
    })
})
複製代碼

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。

  • 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。
  • 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。
  • 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)

寫在最後

(1)js的異步

咱們從最開頭就說javascript是一門單線程語言,不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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)最後的最後

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

你是否是以爲結束了?哈哈哈,尚未,既然臭不要臉的把原做者的文章毫無保留的擼了下來,不說點啥彷佛有點不合適啊。

(6)我的冒着被打的總結:

總的來講,js 執行機制核心在於幾點:

  • 同步與異步,同步優先於異步。
  • js 是單線程的,同一棧內(即同一等級)的宏任務或者微任務也是按放入的前後順序執行的(除了是setTimeout這種延遲執行的,得分具體狀況。)。
  • 對宏任務與微任務的理解:一次宏任務執行完以後,再把剩下的微任務所有執行完,纔再回執行新的宏任務。(事件循環)理清宏任務以及微任務的關係是理解執行順序的關鍵。
  • HTML5標準規定 setTimeout的最短期間隔是4毫秒; setInterval的最短間隔時間是10毫秒; 也就是說,小於10毫秒的時間間隔會被調整到10毫秒,4毫秒也同樣。 例如:
setTimeout(function(){
    console.log("1")
},3)
 setTimeout(function(){
    console.log("2")
},2)
 setTimeout(function(){
    console.log("3")
},1)
複製代碼

這個結果咱們想象中應該是:

// 三、二、1
複製代碼

其實結果是

// 一、二、3
複製代碼

(7)真的是最後了

由衷感謝這篇文章原做者給我縷清了這個js執行機制,我這裏就當收藏,作小筆記了,膜拜大佬。若是各位看官以爲我這磚搬得好,還請關注我,哈哈!

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