JS運作機制：同步、非同步以及事件循環（Event Loop）的分析

這篇文章帶給大家的內容是關於JS運作機制：同步、非同步以及事件循環（Event Loop）的分析，有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有所幫助。

一、JS為什麼是單執行緒的

Javascript語言的一大特色就是單線程，而同一時間只能做同一件事，那為什麼JS不能多線程呢？

作為瀏覽器腳本語言，Javascript的主要用途是與使用者互動，以及操作DOM，這決定了它只能是單線程，否則會帶來複雜的同步問題。例如：假定Javascript同時有兩個線程，一個線程在某個DOM節點上加入內容，另一個線程刪除了找個節點，這時瀏覽器應該以哪一個為準？

所以，為了避免複雜性，從一誕生，Javascript就是單線程，這已經成為了這門語言的核心特徵，將來也不會改變。

為了利用多核心CPU的運算能力，HTML5提出Web Woker標準，允許Javascript腳本建立多個線程，但是子執行緒完全受主執行緒控制，且不能操作DOM。所以，這個新標準並沒有改變JavaScript單執行緒的本質。

二、同步與非同步

#假設存在一個函數A：

A（args...）{...}

同步：如果在呼叫函數A的時候，呼叫者立即能夠得到預期的結果，那麼這個函數就是同步的。

非同步：如果在呼叫函數A的時候，呼叫者無法立即得到預期的結果，而是需要在將來透過一定的手段（耗時，延時，事件觸發）得到，那麼這個函數就是異步的。

三、JS是如何實現非同步操作的

#雖然JS是單執行緒的但是瀏覽器的核心是多執行緒的，瀏覽器為一些耗時任務開闢了另外的線程，不同的非同步操作會由不同的瀏覽器內核模組調度執行，例如onlcik,setTimeout,ajax處理的方式都不同，分別是由瀏覽器內核中的DOM Bingding、network、timer模組執行，當執行的任務得到運行結果時，會將對應的回呼函數放到任務佇列中。所以說，JS是一直都是單線程的，實現非同步操作的其實就是瀏覽器。

在上圖中，呼叫堆疊中遇到DOM請求、ajax請求以及setTimeout等WebAPIs的時候就會交給瀏覽器核心的其他模組進行處理，webkit核心在Javascript執行引擎之外，有一個重要的模組是webcoew模組。圖中WebAPIs提到的三種API，webcore分別提供了DOM Binding、network、timer模組來處理底層實作。等到這些模組處理完這些操作的時候將回呼函數放入任務佇列中，之後等棧中的task執行完再去執行任務佇列中的回呼函數。

 小結：

#1、所有的程式碼都要透過函數呼叫堆疊中呼叫執行

2、當遇到前文提到的APIs的時候，會交給瀏覽器核心的其他模組進行處理

#3、任務佇列中存放的是回呼函數

#4 、等到呼叫堆疊中的task執行完之後再回去執行任務佇列中的task

JS的運作機制如下：

（1）所有的同步任務都在主執行緒上執行，形成一個執行棧。

（2）主執行緒之外，還存在一個「任務隊列」。只要非同步任務有了運算結果，就在「任務佇列「之中放置一個事件（回呼函數）。

（3）一旦“執行堆疊”中的所有同步任務執行完畢，系統就會讀取“任務佇列”，看看裡面有哪些事件。那些對應的非同步任務，於是結束等待狀態。進入執行棧，開始執行。

（4）主執行緒不斷重複上面的第三步

任務佇列

上文一直都有提到任務隊列，那麼任務隊列到底是個什麼東東呢？舉例

在ES6的標準中，任務佇列分為巨集任務（macro-task）和微任務（micro-task）

1.macro-task包括：script(整體程式碼), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering

2.micro-task包含：process.nextTick, Promises, Object.observe, MutationObserver

事件循環的順序是從script開始第一次循環，隨後全局上下文進入函數調用棧，碰到macro-task就將其交給處理它的模組處理完之後將回調函數放進macro -task的佇列之中，碰到micro-task也是將其回呼函數放進micro-task的佇列之中。直到函式呼叫堆疊清空只剩下全域執行上下文，然後開始執行所有的micro-task。當所有可執行的micro-task執行完畢之後。迴圈再次執行macro-task中的一個任務佇列，執行完之後再執行所有的micro-task，就這樣一直循環。

接下來我們分析執行過程：

(function test() {
    setTimeout(function() {console.log(4)}, 0);
    new Promise(function executor(resolve) {
        console.log(1);
        for( var i=0 ; i<10000 ; i++ ) {
            i == 9999 && resolve();
        }
        console.log(2);
    }).then(function() {
        console.log(5);
    });
    console.log(3);
})()

1、全域上下文入棧，開始執行其中的程式碼。

2、執行到setTimeout，作為一個macro-task交給timer模組處理完成後將其回調函數放入自己的佇列中。

3、執行到Promise實例，將Promise入棧，第一個參數是在目前任務直接執行輸出1。

4、執行循環體，遇到resolve函數，入棧執行後出棧，改變promise狀態為Fulfilled，隨後輸出2

5、遇到then方法，作為micro-task ，進入Promise的任務隊列。

6、繼續執行程式碼，輸出3。

7、輸出3之後第一個巨集任務程式碼執行完畢，開始執行所有在佇列之中的微任務。 then的回呼函數入棧執行後出棧，輸出5。

8、這時候所有的micao-task執行完畢，第一輪迴圈結束。第二輪迴圈從setTimeout的任務佇列開始，setTimeout的回呼函數入棧執行完畢之後出棧，此時輸出4。

小結：

1、不同的任務會放進不同的任務佇列之中。

2、先執行macro-task，等到函數呼叫堆疊清空之後再執行所有在佇列之中的micro-task。

3、等到所有micro-task執行完之後再從macro-task中的一個任務佇列開始執行，就這樣一直循環。

4、當有多個macro-task(micro-task)佇列時，事件循環的順序是按上文macro-task(micro-task)的分類中書寫的順序執行的。

總結：

JS引擎在解析JS程式碼的時候，會建立一個主執行緒（main thread）和一個調用堆疊（call-stack），在對一個呼叫堆疊中的task處理的時候，其他的都要等著。

當執行到一些非同步操作的時候，會交給瀏覽器核心的其他模組處理（以webkit為例，是webcore模組），處理完成將task（回呼函數）放入任務隊列中。

一般不同的非同步任務的回呼函數都會放入不同的任務佇列中，等到呼叫堆疊中所有的task執行完畢，接著去執行任務佇列中的task（回呼函數)

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