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無(wú)論你是 JavaScript 新手還是老手，無(wú)論你是在面試工作，還是只是做常規(guī)的開發(fā)工作，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)給定幾行代碼，你需要知道要輸出什么以及以什么順序輸出 . 由于 JavaScript 是一種單線程語(yǔ)言，我們可以得出以下結(jié)論：

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

然而，JavaScript 實(shí)際上是這樣的：

setTimeout(function(){
    console.log('start')
});
new Promise(function(resolve){
    console.log('start for');
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 99 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log('start then')
});
console.log('end');
// Following the idea that JS executes in the order in which the statements appear, I confidently write down the output:
// start
// start for
// start then
// end

在 Chrome 上查看它是完全錯(cuò)誤的

一、 關(guān)于 JavaScript

JavaScript 是一種單線程語(yǔ)言。Web-worker 是在最新的 HTML5 中提出的，但 JavaScript 是單線程的核心保持不變。所以所有 JavaScript 版本的“多線程”都是用單線程模擬的，所有的 JavaScript 多線程都是紙老虎！

二、JavaScript 事件循環(huán)

由于 JavaScript 是單線程的，它就像一個(gè)只有一個(gè)窗口的銀行?？蛻粜枰灰慌抨?duì)辦理業(yè)務(wù)。

同樣，JavaScript 任務(wù)也需要一個(gè)一個(gè)地執(zhí)行。如果一項(xiàng)任務(wù)花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，則下一項(xiàng)也必須等待。

那么問題來了，如果我們想瀏覽新聞，但新聞中包含加載緩慢的超高清圖像，我們的網(wǎng)頁(yè)是否應(yīng)該一直卡住直到圖像完全顯示？所以聰明的程序員將任務(wù)分為兩類：

• 同步任務(wù)
• 異步任務(wù)

當(dāng)我們打開一個(gè)網(wǎng)站時(shí)，頁(yè)面的渲染過程是很多同步任務(wù)，比如渲染頁(yè)面骨架和頁(yè)面元素。

需要大量時(shí)間的任務(wù)，比如加載圖片和音樂，都是異步任務(wù)。這部分有嚴(yán)格的文字定義，但本文的目的是以最小的學(xué)習(xí)成本徹底理解實(shí)現(xiàn)機(jī)制，所以我們用一張圖來說明：

文字要表達(dá)的內(nèi)容：

同步和異步任務(wù)去不同的執(zhí)行“地方”，同步任務(wù)去主線程，異步任務(wù)去事件表和注冊(cè)函數(shù)。

當(dāng)指定的事件完成時(shí)，事件表將此函數(shù)移至事件隊(duì)列。

如果執(zhí)行后主線程中的任務(wù)為空，事件隊(duì)列會(huì)讀取相應(yīng)的函數(shù)，進(jìn)入主線程執(zhí)行。

這個(gè)過程一遍又一遍地重復(fù)，稱為事件循環(huán)。

我們?cè)趺粗乐骶€程棧是空的？JavaScript 引擎有一個(gè)監(jiān)控進(jìn)程，不斷檢查主線程堆棧是否為空，如果是，則檢查 Event Queue 以查看是否有任何函數(shù)等待調(diào)用。

說了這么多，不如直接寫一段代碼：

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('success!');
    }
})
console.log('end');

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的ajax請(qǐng)求代碼：

• ajax 去事件表并注冊(cè)回調(diào)函數(shù)成功。
• 執(zhí)行 console.log(‘success’)。
• ajax Event 完成，回調(diào)函數(shù)success 進(jìn)入Event Queue。
• 主線程從事件隊(duì)列中讀取成功并執(zhí)行。

相信通過上面的文字和代碼，你對(duì)JS的執(zhí)行順序有了初步的了解。接下來，我們來看看進(jìn)階話題：setTimeout。

三、 愛恨交加超時(shí)

著名的 setTimeout 無(wú)需進(jìn)一步解釋。setTimeout 的第一印象是異步執(zhí)行可以延遲，我們經(jīng)常這樣實(shí)現(xiàn)：

setTimeout(() => {
 console.log(‘Delay 3 seconds’);
},3000)

當(dāng) setTimeout 用得越來越多時(shí)，問題也出現(xiàn)了。有時(shí)函數(shù)會(huì)在 3 秒的書面延遲后 5 或 6 秒內(nèi)執(zhí)行。怎么了？

讓我們從一個(gè)例子開始：

setTimeout(() => {
    task();
},3000)
console.log('console');

按照我們之前的結(jié)論，setTimeout是異步的，應(yīng)該先執(zhí)行console.log。

//console
//task()

去看看吧！這是正確的！然后我們修改之前的代碼：

setTimeout(() => {
    task()
},3000)
sleep(10000000)

控制臺(tái)上的 task() 在 Chrome 中執(zhí)行需要超過 3 秒的時(shí)間。

此時(shí)，我們需要重新思考setTimeout的定義。

先說上面的代碼是如何執(zhí)行的：

• task() 進(jìn)入事件表并注冊(cè)，定時(shí)器啟動(dòng)。
• 執(zhí)行sleep，非常慢，非常慢，計(jì)時(shí)繼續(xù)。
• task()進(jìn)入Event Queue，但是，sleep太慢無(wú)法執(zhí)行。
• sleep終于結(jié)束了，task()終于從Event Queue執(zhí)行到主線程。

上述過程完成后，我們知道setTimeout是一個(gè)在指定時(shí)間后將任務(wù)添加到Event Queue（本例中為task()）的函數(shù)。

而且，由于是單線程任務(wù)，需要一個(gè)一個(gè)執(zhí)行，如果上一個(gè)任務(wù)耗時(shí)過長(zhǎng)，我們只能等待。導(dǎo)致實(shí)際延遲超過 3 秒。

SetTimeout(fn,0) 是我們經(jīng)常遇到的另一個(gè)代碼?？梢粤⒓赐瓿蓡?？

SetTimeout (fn,0) 指定任務(wù)將在主線程上最早可用的空閑時(shí)間執(zhí)行。這意味著一旦堆棧中的所有同步任務(wù)完成并且堆棧為空，主線程將立即執(zhí)行。例如：

//code1
console.log('one');
setTimeout(() => {
    console.log('two')
},0);
// result
// one  
// two
//code2
console.log('one');
setTimeout(() => {
    console.log('two')
},3000);
// result
// one
// ... 3s later
// two

關(guān)于 setTimeout 要補(bǔ)充的一點(diǎn)是，即使主線程是空的，0 毫秒實(shí)際上也是無(wú)法到達(dá)的。根據(jù) HTML 標(biāo)準(zhǔn)，最小值為 4 毫秒。有興趣的同學(xué)可以自行了解。

四、 恨與愛setInterval

說了 setTimeout，你不能錯(cuò)過它的孿生兄弟 setInterval。它們是相似的，只是后者是循環(huán)執(zhí)行。對(duì)于執(zhí)行順序，setInterval 將按指定的時(shí)間間隔將注冊(cè)的函數(shù)放入事件隊(duì)列中。如果上一個(gè)任務(wù)耗時(shí)過長(zhǎng)，也需要等待。

唯一需要注意的是，對(duì)于 setInterval(fn,ms)，我們已經(jīng)知道不是每 ms 秒執(zhí)行一次 fn，而是每 ms 秒進(jìn)入 Event Queue。一旦 setInterval 的回調(diào) fn 花費(fèi)的時(shí)間超過了延遲 ms，時(shí)間間隔就完全不可見了。請(qǐng)讀者細(xì)細(xì)品味這句話。

五、 Promise 和 process.nextTick(callback)

我們已經(jīng)看過傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)器，然后，我們將探討 Promise 與 process.Nexttick（回調(diào)）的性能。

Promise 的定義和功能這里就不介紹了，process.nexttick（回調(diào)）類似于node.js 版本的“setTimeout”，在事件循環(huán)的下一次迭代中調(diào)用回調(diào)函數(shù)。

我們開始談?wù)掳?。除了廣義的同步和異步任務(wù)，我們對(duì)任務(wù)有更詳細(xì)的定義：

• 宏任務(wù)：包括整個(gè)代碼腳本、setTimeout 和 setInterval
•  微任務(wù)：Promise、process.nexttick

不同類型的任務(wù)會(huì)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的Event Queue。例如，setTimeout 和 setInterval 將進(jìn)入同一個(gè)事件隊(duì)列。

事件循環(huán)的順序決定了 JS 代碼的執(zhí)行順序。輸入整體代碼（宏任務(wù)）后，第一個(gè)循環(huán)開始。然后，執(zhí)行所有微任務(wù)。然后再?gòu)暮耆蝿?wù)開始，找一個(gè)任務(wù)隊(duì)列完成，然后，執(zhí)行所有的微任務(wù)。如果聽起來有點(diǎn)繞，我們用本文開頭的代碼來說明：

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

• 此代碼作為宏任務(wù)進(jìn)入主線程。
• 當(dāng)遇到 setTimeout 時(shí)，將其回調(diào)函數(shù)注冊(cè)并分發(fā)到宏任務(wù) Event Queue。（注冊(cè)過程同上，下面不再贅述）。
• 然后，遇到一個(gè) Promise，立即執(zhí)行 New Promise，然后將 then 函數(shù)分派到微任務(wù)事件隊(duì)列中。如果遇到console.log()，立即執(zhí)行。
• 好的，整個(gè)腳本作為第一個(gè)宏任務(wù)執(zhí)行。什么是微任務(wù)？我們發(fā)現(xiàn) then 是在 microtask Event Queue 中執(zhí)行的。
• 好了，第一輪的 Event loop 已經(jīng)結(jié)束了，讓我們開始第二輪，當(dāng)然是從宏任務(wù) Event Queue 開始。我們?cè)诤耆蝿?wù)Event Queue中找到setTimeout對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，立即執(zhí)行。
•  結(jié)束。

事件循環(huán)、宏任務(wù)和微任務(wù)的關(guān)系如下圖所示：

讓我們看一些更復(fù)雜的代碼，看看你是否真的了解 JS 的工作原理：

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(huán)流程分析如下：

整個(gè)腳本作為第一個(gè)宏任務(wù)進(jìn)入主線程，遇到console.log，打印1。

• 當(dāng)遇到 setTimeout 時(shí)，它的回調(diào)函數(shù)被調(diào)度到宏任務(wù)事件隊(duì)列。我們稱之為 setTimeout1。
• 當(dāng)遇到 process.nexttick() 時(shí)，將其回調(diào)函數(shù)調(diào)度到微任務(wù)事件隊(duì)列中。我們稱它為 process1。
• 如果遇到 Promise，直接執(zhí)行新的 Promise，打印 7，然后，分發(fā)到微任務(wù) Event Queue，讓我們稱之為then1。
• 再次遇到setTimeout，它的回調(diào)函數(shù)被分發(fā)到宏任務(wù)Event Queue中，我們稱之為setTimeout2。

• 上表展示了第一輪Event loop的宏任務(wù)結(jié)束時(shí)各個(gè)Event Queue的情況。這時(shí)候已經(jīng)輸出了1和7。
• 我們找到了兩個(gè)微任務(wù) process1 和 then1。
• 執(zhí)行process1，輸出6。
• 執(zhí)行 then1 print 8。

好了，第一輪事件循環(huán)正式結(jié)束，本輪結(jié)果輸出1,7,6,8。所以第二個(gè)時(shí)間循環(huán)從 setTimeout1 宏任務(wù)開始：

首先，print2。接下來是process.nexttick()，它也被分派到微任務(wù)事件隊(duì)列中，稱為process2。新的 Promise 立即執(zhí)行輸出 4，然后也被分發(fā)到微任務(wù)事件隊(duì)列中，記為 then2。

• 第二輪事件循環(huán)宏任務(wù)完成，我們發(fā)現(xiàn) process2 和 then2 微任務(wù)可以執(zhí)行。
•  3的輸出。
• 5的輸出。
• 第二個(gè)事件循環(huán)結(jié)束，第二輪輸出2,4,3,5。
• 第三個(gè)事件循環(huán)開始，此時(shí)只剩下setTimeout2，執(zhí)行。
• 所以它只print 9。
• 將 process.nexttick() 分發(fā)到微任務(wù)事件隊(duì)列。記得process 3。
• 只需執(zhí)行 new Promise，print 11。
• then 分配 microtask Event Queue，記為 then3。

• 第三輪事件循環(huán)宏任務(wù)執(zhí)行完成，執(zhí)行兩個(gè)微任務(wù)process3和then3。
• 10 的輸出。
• 12的輸出。
• 第三輪事件循環(huán)結(jié)束。第三輪輸出9,11,10,12。

整個(gè)代碼，一共經(jīng)過了3次事件循環(huán)，完整的輸出為1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12。

六、寫在最后

1、異步 JavaScript

我們從一開始就說過 JavaScript 是單線程語(yǔ)言，無(wú)論什么新的框架和語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)被稱為異步，實(shí)際上都是以同步的方式模擬的，所以牢牢掌握單線程很重要。

2、事件循環(huán)

事件循環(huán)是實(shí)現(xiàn)異步 JavaScript 的一種方法，也是 JavaScript 的執(zhí)行機(jī)制。

3、JavaScript的執(zhí)行和運(yùn)行

在 Node.js、瀏覽器、Ringo 等不同的環(huán)境中執(zhí)行和運(yùn)行 JavaScript 是有很大區(qū)別的。雖然運(yùn)行多指 JavaScript 解析引擎，但它是統(tǒng)一的。

4、立即設(shè)置

還有許多其他類型的微任務(wù)和宏任務(wù)，例如 setImmediate，它們不進(jìn)行中介。

5、在一天結(jié)束時(shí)

JavaScript 是一種單線程語(yǔ)言。事件循環(huán)是 JavaScript 的執(zhí)行機(jī)制。

牢牢把握兩個(gè)基本點(diǎn)，以認(rèn)真學(xué)習(xí)JavaScript為中心，早日實(shí)現(xiàn)成為前端高手的偉大夢(mèng)想！

新聞名稱：這次徹底了解JavaScript執(zhí)行機(jī)制
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