淺析setTimeout與Promise

關於JavaScript異步編程，前文解析過了JavaScript併發模型，該併發模型基於事件循環。正好在Stackoverflow上回答了一個關於setTimeout與Promise執行順序相關的問題，因而總結這一知識點，與更多讀者分享，同時完善JavaScript異步編程系列文章。

前言

咱們先看一到常見的前端面試題：

var p1 = new Promise(function(resolve, reject){
    resolve(1);
})
setTimeout(function(){
  console.log("will be executed at the top of the next Event Loop");
},0)
p1.then(function(value){
  console.log("p1 fulfilled");
})
setTimeout(function(){
  console.log("will be executed at the bottom of the next Event Loop");
},0)

上例代碼執行輸出順序如何？這道題也是本文創做的源泉，其答案是：

p1 fulfilled
will be executed at the top of the next Event Loop
will be executed at the bottom of the next Event Loop

接下來展開解釋輸出結果緣由，看完本文應該能瞭解setTimeout和Promise的區別。

事件循環

事件循環相關詳細內容在JavaScript異步編程一文已經介紹過，本文再也不贅述，進行一些補充和總結：

可執行代碼

思考一下，JavaScript代碼是如何執行的呢？是一行一行代碼執行的嗎？固然不是，JavaScript 引擎一塊一塊地解析，執行JavaScript代碼，而非一行一行進行。在解析，執行代碼塊時，會須要有一個前期工做，如變量／函數提高，定義變量／函數。這裏所說的代碼塊，一般稱做可執行代碼（execuable code），一般包括全局代碼，函數代碼，eval執行代碼。而所作的前期工做就是建立執行上下文（execution context）。

執行上下文棧

每當JavaScript引擎開始執行應用程序時，都會建立一個執行上下文棧（後進先出），用以管理執行上下文。在執行一段可執行代碼時，會建立一個執行上下文，而後將其壓入棧，執行完畢便將該上下文退棧。

function funA() {
    console.log('funA')
}

function funB() {
    fun3A();
}

function funC() {
    funB();
}

funC();

ECStack.push(<funC> functionContext);

// funC中調用funB，需建立funB執行上下文，入棧
ECStack.push(<funB> functionContext);

// funB內調用funA，入棧上下文
ECStack.push(<funA> functionContext);

// funA執行完畢，退棧
ECStack.pop();

// funB執行完畢，退棧
ECStack.pop();

// funC執行完畢，退棧
ECStack.pop();

// javascript繼續執行後續代碼

另外，全部的代碼都是從全局環境開始執行，因此，必然棧底是全局執行上下文。

異步任務

回顧JavaScript事件循環併發模型，咱們瞭解了setTimeout和Promise調用的都是異步任務，這一點是它們共同之處，也即都是經過任務隊列進行管理／調度。那麼它們有什麼區別嗎？下文繼續介紹。

任務隊列

前文已經介紹了任務隊列的基礎內容和機制，可選擇查看，本文對任務隊列進行拓展介紹。JavaScript經過任務隊列管理全部異步任務，而任務隊列還能夠細分爲MacroTask Queue和MicoTask Queue兩類。

MacroTask Queue

MacroTask Queue（宏任務隊列）主要包括setTimeout, setInterval, setImmediate, requestAnimationFrame, NodeJS中的`I/O等。

MicroTask Queue

MicroTask Queue（微任務隊列）主要包括兩類：

1. 獨立回調microTask：如Promise，其成功／失敗回調函數相互獨立；
2. 複合回調microTask：如 Object.observe, MutationObserver 和NodeJs中的 process.nextTick ，不一樣狀態回調在同一函數體；

MacroTask和MicroTask

JavaScript將異步任務分爲MacroTask和MicroTask，那麼它們區別何在呢？

1. 依次執行同步代碼直至執行完畢；
2. 檢查MacroTask 隊列，如有觸發的異步任務，則取第一個並調用其事件處理函數，而後跳至第三步，若沒有需處理的異步任務，則直接跳至第三步；
3. 檢查MicroTask隊列，而後執行全部已觸發的異步任務，依次執行事件處理函數，直至執行完畢，而後跳至第二步，若沒有需處理的異步任務中，則直接返回第二步，依次執行後續步驟；
4. 最後返回第二步，繼續檢查MacroTask隊列，依次執行後續步驟；
5. 如此往復，若全部異步任務處理完成，則結束；

The microTask queue is processed after callbacks as long as no other JavaScript is mid-execution, and at the end of each task. 只要沒有其餘JavaScript代碼在執行，而且在每一個任務結束時，就會開始處理microTask隊列。

須要注意的是，此處說的的每一個任務結束時中的任務一般就是指macroTask，有一個比較特殊的任務- 腳本執行（JavaScript Run），也是一個macroTask，會在JavaScript腳本執行時，當即將JavaScript Run任務入棧macroTask隊列。

回顧

本文內容介紹基本結束，那麼前文第一個題目輸出順序是爲何呢？簡單解釋一下：

1. 開始執行JavaScript腳本，將任務JavaScript Run入棧macroTask隊列；
2. 同步resolve Promise後；
3. 入棧第一個setTimeout任務進入macroTask隊列
4. 入棧Promise.then任務進入microTask隊列；
5. 入棧第二個setTimeout任務進入macroTask隊列；
6. 同步執行代碼完畢，退出第一個macroTask，即JavaScript Run;
7. 執行清空microTask；
8. 執行下一個macroTask；

最後，咱們以一個題目再次回顧一下內容：

setTimeout(function(){
  console.log("will be executed at the top of the next Event Loop")
},0)
var p1 = new Promise(function(resolve, reject){
    setTimeout(() => { resolve(1); }, 0);
});
setTimeout(function(){
    console.log("will be executed at the bottom of the next Event Loop")
},0)
for (var i = 0; i < 100; i++) {
    (function(j){
        p1.then(function(value){
           console.log("promise then - " + j)
        });
    })(i)
}

代碼輸出結果是什麼呢？快點確認一下吧：

will be executed at the top of the next Event Loop
promise then - 0
promise then - 1
promise then - 2
...
promise then - 99
will be executed at the bottom of the next Event Loop

1. 首先同步執行完全部代碼，其間註冊了三個setTimeout異步任務，100個Promise異步任務；
2. 而後檢查MacroTask隊列，取第一個到期的MacroTask，執行輸出will be executed at the top of the next Event Loop;
3. 而後檢查MicroTask隊列，發現沒有到期的MicroTask，進入第4步；
4. 再次檢查MacroTask，執行第二個setTimeout處理函數，resolve Promise；
5. 而後檢查MicroTask隊列，發現Promise已解決，其異步處理函數都可執行，依次執行，輸出promise then - 0 至promise then - 99；
6. 最後再次檢查MacroTask隊列，執行輸出will be executed at the bottom of the next Event Loop
7. 交替往復檢查兩個異步任務隊列，直至執行完畢；