Javascript事件環該如何理解？ （圖文）

本篇文章帶給大家的內容是關於Javascript事件環該如何理解？ （圖文），有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。

堆疊和佇列

在電腦記憶體中存取數據，基本的資料結構分為堆疊和佇列。

堆疊（Stack）是一種後進先出的資料結構，注意，有時候也管棧叫做“堆疊”，但是“堆”又是另一種複雜的資料結構，它和堆疊完全是兩碼事。棧的特徵是操作只在一端進行，一般來說，棧的操作只有兩種：進棧和出棧。第一個進棧的資料總是最後一個才出來。

佇列（Queue）和堆疊類似，但它是先進先出的資料結構，插入資料的操作從佇列的一端進行，而刪除的操作在另一端。

通俗的比喻堆疊就像是立好的桶，先放入堆疊的資料會放在桶底，出棧時會在桶口一一將資料取出，所以最先放入棧的資料總是最後一個才能取出。而隊列就像是一個水管，最先放入隊列的資料會第一個從隊列的另一端流出，這是它們最大的差異。

在javascript中，函數的執行就一個典型的入棧與出棧的過程：

function fun1() {
    function fun2() {
        function fun3() {
            console.log('do it');
        }
        fun3();
    }
    fun2();
}
fun1();

在程式執行時，首先將fun1，fun2，fun3依次入棧，而在呼叫函數時，是先將fun3呼叫（出棧），再是fun2和fun1，試想一下，如果fun1先出棧，那麼函數fun2和fun3必將遺失。

單線程和非同步

在javascript這門語言中程式是單線程的，只有一個主線程，這是為什麼？因為不難想像，最初javascript的設計是跑在瀏覽器中的腳本語言，如果設計成多線程，兩個線程同時修改DOM那以誰的為準呢？所以javascript為單線程，在一個線程中程式碼會一句一句往下走，直到程式跑完，若中間有較為費時的操作，那也只能等著。

單執行緒的設計使得語言的執行效率很差，為了利用多核心CPU的效能，javascript語言支援非同步程式碼，當有較為費時的操作時，可將任務寫為非同步執行，當一個當非同步任務還沒執行完時，主執行緒會將非同步任務掛起，繼續執行後面的同步程式碼，之後再回過頭來看，如果有非同步任務運行完了再執行它。

這種執行程式碼的方式其實很符合我們生活中的許多場景，例如小明同學下班回家了，他很渴，想燒水泡茶，如果是同步的執行方式那就是燒水，在水沒開時小明像個傻子似的等著，等水開了再泡茶；若是異步執行，小明先開始燒水，然後就去乾點別的事，比如看會電視、聽聽音樂，等水燒開了再去泡茶。明顯第二種非同步方式效率較高。

常見的非同步操作都有哪些？有很多，我們可以羅列幾個常見的：

• Ajax

• #DOM的事件操作

• setTimeout

• Promise的then方法

• #Node的讀取檔

##我們先來看一段程式碼：

//示例1
console.log(1);
setTimeout(function () {
    console.log(2);
}, 1000);
console.log(3);

這段程式碼非常簡單，把它們放在瀏覽器中執行結果如下：

1
3
2

因為setTimeout函數延時了1000毫秒執行，因此先輸出1和3，而2是過了1000毫秒之後再輸出，這很合邏輯。

我們稍稍改動一下程式碼，將setTimeout的延時時間改為0：

//示例2
console.log(1);
setTimeout(function () {
    console.log(2);
}, 0); //0毫秒，不延时
console.log(3);

運行結果：

1
3
2

為什麼延時了0毫秒還是最後輸出的2 ？先別急，我們再來看一段程式碼：

//示例3
console.log(1);
setTimeout(function () {
    console.log(2);
}, 0);
Promise.resolve().then(function(){
    console.log(3);
});
console.log(4);

運行結果：

1
4
3
2

以上三段程式碼，如果你能正確的寫出結果，並且能說明白為什麼這樣輸出，說明你對javascript的事件環理解的很清楚，如果講不出來，我們就一起聊聊這裡面發生了什麼，其實很有意思。

javascript是怎麼執行的？

一開始先簡單聊了一下基本的資料結構，它和我們現在說的事件環有什麼關係？當然有，首先要明確的一點是，

javascript程式碼的執行全都在堆疊裡，不論是同步程式碼還是非同步程式碼，這個一定要清楚。

而程式碼我們大體上分為了同步程式碼和非同步程式碼，其實非同步程式碼還可以再分為兩類：

巨集任務和微任務。

先別管什麼是宏任務和微任務，往往這種高大上的術語不利於我們理解，我們先這麼認為：宏，即是宏觀的、大的；微即微觀的、小的。

javascript是解釋型語言，它的執行過程是這樣的：

1. 从上到下依次解释每一条js语句

2. 若是同步任务，则压入一个栈（主线程）；如果是异步任务，就放到一个任务队列里

3. 开始执行栈里的同步任务，直到将栈里的所有任务都走完，此时栈清空了

4. 回过头看异步队列里如果有异步任务完成了，就生成一个事件并注册回调，压入栈中

5. 再返回第3步，直到异步队列都清空，程序运行结束

语言描述的费劲，不如看图：

通过以上的步骤可以看到，不论是同步还是异步，只要是执行的时候都是要在栈里执行的，而一遍又一遍的回头检查异步队列，这种执行方式 就是所谓的“事件环”。

明白了javascript的执行原理，我们就不难理解之前的第二段代码，为什么setTimeout为0时会最后执行，因为setTimeout是异步代码，必须要等所有的同步代码都执行完，才会执行异步队列。即使setTimeout执行得再快，它也不可能在同步代码之前执行。

浏览器中的事件环

聊了这么多，我们好像还没有说宏任务和微任务的话题呢，上面说了，异步任务又分为微任务和宏任务，那它们又是一个怎样的执行机制呢？

注意！微任务和宏任务的执行方式在浏览器和Node中有差异，有差异！重要的事我们多说几遍，以下我们讨论的是在浏览器的环境里。

在浏览器的执行环境中，总是先执行小的、微任务，再执行大的、宏任务，回过头再看看第三段代码，为什么Promise的then方法在setTimeout之前执行？其根本原理就是因为Promise的then方法是一个微任务，而setTimeout是一个宏任务。

接下来我们借用阮一峰老师的一张图来说明：

其实，以上这张图示我们可以再将它细化一点，这个图上的异步队列只画了一个，也就是说没有区分微任务队列和宏任务队列。我们可以脑补一下，在此图上多加一个微任务队列，当javascript执行时再多加一个判断，如果是微任务就加到微任务队列里，宏任务就加到宏任务队列里，在清空队列时，浏览器总会优先清空“微任务”。这样就把浏览器的事件环撤底说全了。

最后来一个大考，以下代码的运行结果是什么：

<script>
    setTimeout(function () {
        console.log(1);
        Promise.resolve().then(function () {
            console.log(2);
        });
    });
    setTimeout(function () {
        console.log(3);
    });
    Promise.resolve().then(function () {
        console.log(4);
    });
    console.log(5);
</script>

将此代码拷到chrome中跑一下，结果是：

5
4
1
2
3

不妨我们试着分析一下为什么是这个结果，首先输出5，因为console.log(5)是同步代码，这没什么可说的。

之后将前两个setTimeout和最后一个Promise放入异步队列，注意它们的区分，此时执行完了同步代码之后发现微任务和宏任务队列中都有代码，按浏览器的事件环机制，优先执行微任务，此时输出4。

然后执行宏任务队列里的第一个setTimeout，输出1。

此时，setTimeout中又有一个Promise，放入微任务队列。

再次清空微任务队列，输出2。

最后宏任务队列里还有最后一个setTimeout，输出3。

Node中的事件环

而Node中的事件环又和浏览器有些许的不同，在node.js的官方文档中有专门的描述，其中文档中有一张图，详细的说明了它的事件环机制，我们把它拿出来：

可以看到，node.js中的事件环机制分为了6个阶段，其中最重要的3个阶段我在上面做了注明：

• timer阶段，指的就是setTimeout等宏任务

• poll轮询阶段，如读取文件等宏任务

• check阶段，setImmediate宏任务

图中每一个阶段都代表了一个宏任务队列，在Node事件环中，微任务的运行时机是在每一个“宏任务队列”清空之后，在进入下一个宏任务队列之间执行。这是和浏览器的最大区别。

还是用代码说话吧，有一道经典的Node.js事件环面试题：

const fs = require('fs');

fs.readFile('./1.txt', (err, data) => {
    setTimeout(() => {
        console.log('timeout');
    });
    setImmediate(() => {
        console.log('immediate');
    });
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('Promise');
    });
});

运行结果：

Promise
immediate
timeout

代码并不复杂，首先使用fs模块读取了一个文件，在回调的内部有两个宏任务和一个微任务，微任务总是优于宏任务执行的，因此先输出Promise。

但是之后的区别为什么先输出immdiate？原因就在于fs读取文件的宏任务在上图中的第4个轮询阶段，当第4个阶段清空队列之后，就该进入第5个check阶段，也就是setImmediate这个宏任务所在的阶段，而不会跳回第1个阶段，因此先输出immedate。

尾巴

最后总结一下，分析完浏览器和Node的事件环发现它们并不简单，但只要记住了它们之间的区别就可以分析出结果。

浏览器事件环是运行完一个宏任务马上清空微任务队列。
Node事件环是清空完一个阶段的宏任务队列之后再清空微任务队列。

最后，总结一下常见的宏任务和微任务：

宏任务	微任务
setTimeout	Promise的then方法
setInterval	process.nextTick
setImmediate	MutationObserver
MessageChannel

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