徹底弄清楚JavaScript執行機制
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- 2020-06-16 16:47:491644瀏覽
本文的目的就是要確保你徹底弄清楚javascript的執行機制，如果讀完這篇文章還不懂，可以揍我。
不論你是javascript新手還是老鳥，不論是面試求職，還是日常開發工作，我們經常會遇到這樣的情況：給定的幾行程式碼，我們需要知道其輸出內容和順序。因為javascript是一門單執行緒語言，所以我們可以得出結論：
- javascript是按照語句出現的順序執行的
看到這裡讀者要打人了：我難道不知道js是一行一行執行的？還用你說？稍安勿躁，正因為js是一行一行執行的，所以我們以為js都是這樣的：
let a = '1';console.log(a);let b = '2';console.log(b);复制代码
setTimeout(function(){ console.log('定时器开始啦')
});new Promise(function(resolve){ console.log('马上执行for循环啦'); for(var i = 0; i < 10000; i++){
i == 99 && resolve();
}
}).then(function(){ console.log('执行then函数啦')
});console.log('代码执行结束');复制代码
js是依照語句出現的順序執行這個理念，我自信的寫下輸出結果：
//"定时器开始啦"//"马上执行for循环啦"//"执行then函数啦"//"代码执行结束"复制代码去chrome上驗證下，結果完全不對，瞬間懵了，說好的一行一行執行的呢？
單執行緒語言，在最新的HTML5中提出了Web-Worker，但javascript是單執行緒這一核心仍未改變。所以一切javascript版的"多執行緒"都是用單線模擬出來的，一切javascript多執行緒都是紙老虎！
2.javascript事件循環既然js是單線程，那就像只有一個視窗的銀行，客戶需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。如果一個任務耗時過長，那麼後一個任務也必須等待。那麼問題來了，假如我們想瀏覽新聞，但是新聞包含的超清圖片載入很慢，難道我們的網頁要一直卡著直到圖片完全顯示出來？因此聰明的程式設計師將任務分為兩類：- 同步任務非同步任務
- 同步和非同步任務分別進入不同的執行"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。 主執行緒內的任務執行完畢為空，會去Event Queue讀取對應的函數，進入主執行緒執行。 上述過程會不斷重複，也就是常說的Event Loop(事件循環)。
let data = [];
$.ajax({ url:www.javascript.com, data:data, success:() => { console.log('发送成功!');
}
})console.log('代码执行结束');复制代码上面是一段簡易的ajax請求程式碼：
- success
- 。
執行console.log('程式碼執行結束') - 。
ajax事件完成，回呼函數success - 進入Event Queue。
主執行緒從Event Queue讀取回呼函數success - 並執行。
3.又愛又恨的setTimeout
大名鼎鼎的
setTimeout無需再多言，大家對他的第一印象就是異步可以延時執行，我們經常這麼實現延時3秒執行：<pre class="brush:php;toolbar:false">setTimeout(() => { console.log('延时3秒');
},3000)复制代码</pre>漸漸的
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？ <p>先看一个例子：</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">setTimeout(() => {
task();
},3000)console.log('执行console');复制代码</pre>
<p>根据前面我们的结论，<code>setTimeout是异步的，应该先执行console.log这个同步任务，所以我们的结论是：
//执行console//task()复制代码
去验证一下，结果正确！
然后我们修改一下前面的代码：
setTimeout(() => {
task()
},3000)
sleep(10000000)复制代码
乍一看其实差不多嘛，但我们把这段代码在chrome执行一下，却发现控制台执行task()需要的时间远远超过3秒，说好的延时三秒，为啥现在需要这么长时间啊？
这时候我们需要重新理解setTimeout的定义。我们先说上述代码是怎么执行的：
-
task()进入Event Table并注册,计时开始。 - 执行
sleep函数，很慢，非常慢，计时仍在继续。 - 3秒到了，计时事件
timeout完成，task()进入Event Queue，但是sleep也太慢了吧，还没执行完，只好等着。 -
sleep终于执行完了，task()终于从Event Queue进入了主线程执行。
上述的流程走完，我们知道setTimeout这个函数，是经过指定时间后，把要执行的任务(本例中为task())加入到Event Queue中，又因为是单线程任务要一个一个执行，如果前面的任务需要的时间太久，那么只能等着，导致真正的延迟时间远远大于3秒。
我们还经常遇到setTimeout(fn,0)这样的代码，0秒后执行又是什么意思呢？是不是可以立即执行呢？
答案是不会的，setTimeout(fn,0)的含义是，指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行，意思就是不用再等多少秒了，只要主线程执行栈内的同步任务全部执行完成，栈为空就马上执行。举例说明：
//代码1console.log('先执行这里');
setTimeout(() => { console.log('执行啦')
},0);复制代码
//代码2console.log('先执行这里');
setTimeout(() => { console.log('执行啦')
},3000);复制代码
代码1的输出结果是：
//先执行这里//执行啦复制代码
代码2的输出结果是：
//先执行这里// ... 3s later// 执行啦复制代码
关于setTimeout要补充的是，即便主线程为空，0毫秒实际上也是达不到的。根据HTML的标准，最低是4毫秒。有兴趣的同学可以自行了解。
4.又恨又爱的setInterval
上面说完了setTimeout，当然不能错过它的孪生兄弟setInterval。他俩差不多，只不过后者是循环的执行。对于执行顺序来说，setInterval会每隔指定的时间将注册的函数置入Event Queue，如果前面的任务耗时太久，那么同样需要等待。
唯一需要注意的一点是，对于setInterval(fn,ms)来说，我们已经知道不是每过ms秒会执行一次fn，而是每过ms秒，会有fn进入Event Queue。一旦setInterval的回调函数fn执行时间超过了延迟时间ms，那么就完全看不出来有时间间隔了。这句话请读者仔细品味。
5.Promise与process.nextTick(callback)
传统的定时器我们已经研究过了，接着我们探究Promise与process.nextTick(callback)的表现。
Promise的定义和功能本文不再赘述，不了解的读者可以学习一下阮一峰老师的Promise。而process.nextTick(callback)类似node.js版的"setTimeout"，在事件循环的下一次循环中调用 callback 回调函数。
我们进入正题，除了广义的同步任务和异步任务，我们对任务有更精细的定义：
- macro-task(宏任务)：包括整体代码script，setTimeout，setInterval
- micro-task(微任务)：Promise，process.nextTick
不同类型的任务会进入对应的Event Queue，比如setTimeout和setInterval会进入相同的Event Queue。
事件循环的顺序，决定js代码的执行顺序。进入整体代码(宏任务)后，开始第一次循环。接着执行所有的微任务。然后再次从宏任务开始，找到其中一个任务队列执行完毕，再执行所有的微任务。听起来有点绕，我们用文章最开始的一段代码说明：
setTimeout(function() { console.log('setTimeout');
})new Promise(function(resolve) { console.log('promise');
}).then(function() { console.log('then');
})console.log('console');复制代码
- 这段代码作为宏任务，进入主线程。
- 先遇到
setTimeout，那么将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue。(注册过程与上同，下文不再描述) - 接下来遇到了
Promise，new Promise立即执行，then函数分发到微任务Event Queue。 - 遇到
console.log()，立即执行。 - 好啦，整体代码script作为第一个宏任务执行结束，看看有哪些微任务？我们发现了
then在微任务Event Queue里面，执行。 - ok，第一轮事件循环结束了，我们开始第二轮循环，当然要从宏任务Event Queue开始。我们发现了宏任务Event Queue中
setTimeout对应的回调函数，立即执行。 - 结束。
事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：
我们来分析一段较复杂的代码，看看你是否真的掌握了js的执行机制：
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')
})
})复制代码
第一轮事件循环流程分析如下：
- 整体script作为第一个宏任务进入主线程，遇到
console.log，输出1。 - 遇到
setTimeout，其回调函数被分发到宏任务Event Queue中。我们暂且记为setTimeout1。 - 遇到
process.nextTick()，其回调函数被分发到微任务Event Queue中。我们记为process1。 - 遇到
Promise，new Promise直接执行，输出7。then被分发到微任务Event Queue中。我们记为then1。 - 又遇到了
setTimeout，其回调函数被分发到宏任务Event Queue中，我们记为setTimeout2。
| 宏任务Event Queue | 微任务Event Queue |
|---|---|
| setTimeout1 | process1 |
| setTimeout2 | then1 |
上表是第一轮事件循环宏任务结束时各Event Queue的情况，此时已经输出了1和7。
我们发现了
process1和then1两个微任务。- 执行
process1,输出6。 - 执行
then1，输出8。
好了，第一轮事件循环正式结束，这一轮的结果是输出1，7，6，8。那么第二轮时间循环从setTimeout1宏任务开始：
- 首先输出2。接下来遇到了
process.nextTick()，同样将其分发到微任务Event Queue中，记为process2。new Promise立即执行输出4，then也分发到微任务Event Queue中，记为then2。
| 宏任务Event Queue | 微任务Event Queue |
|---|---|
| setTimeout2 | process2 |
| then2 |
- 第二轮事件循环宏任务结束，我们发现有
process2和then2两个微任务可以执行。 - 输出3。
- 输出5。
- 第二轮事件循环结束，第二轮输出2，4，3，5。
- 第三轮事件循环开始，此时只剩setTimeout2了，执行。
- 直接输出9。
- 将
process.nextTick()分发到微任务Event Queue中。记为process3。 - 直接执行
new Promise，输出11。 - 将
then分发到微任务Event Queue中，记为then3。
| 宏任务Event Queue | 微任务Event Queue |
|---|---|
| process3 | |
| then3 |
- 第三輪事件循環巨集任務執行結束，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。
整段程式碼，共進行了三次事件循環，完整的輸出為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與前端環境不完全相同，輸出順序可能會有誤差)
6.寫在最後
(1)js的非同步
我們從最開頭就說javascript是一門單線程語言，不管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，牢牢把握住單線程這一點非常重要。
(2)事件循環Event Loop
事件循環是js實作非同步的方法，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在不同的環境下，例如node，瀏覽器，Ringo等等，執行方式是不同的。而運行大多指javascript解析引擎，是統一的。
(4)setImmediate
微任務和巨集任務還有很多種類，例如setImmediate等等，執行都是有共同點的，有興趣的同學可以自行了解。
(5)最後的最後
- javascript是一門單執行緒語言
- Event Loop是javascript的執行機制
牢牢掌握兩個基本點，以認真學習javascript為中心，早日實現成為前端高手的偉大夢想！
以上是徹底弄清楚JavaScript執行機制的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！