轉載---JavaScript執行機制

很好的一篇文章，原地址 JavaScript執行機制

這一次，完全弄懂 JavaScript 執行機制
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。

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：

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

let b = '2';
console.log(b);複製代碼

然而實際上js是這樣的：

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');複製代碼

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"複製代碼
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！

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：

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：


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');複製代碼
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)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？

先看一個例子：

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：

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);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。

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');複製代碼
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：

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。
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
(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
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！