JavaScript的执行机制

不论你是Javascript新手还是老鸟，不论是面试求职还是日常开发工作，我们经常会遇到这样的情况：给定的几行代码，我们需要知道其输出内容和顺序。因为javascript是一门单线程语言，所以我们可以得出结论：

javascript是按照语句出现的顺序一行一行执行的

所以我们以为js都是这样的：

let a = '1';

console.log(a);

let b = '2';

console.log(b);

然而实际上js是这样的：

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');

---------------Promise介绍----------------begin-----------------------------------------

Promise 在 javascript 中是一个构造函数，通过 new 来实例化一个对象， new Promise() 可以把函数变成一个promise对象，用来实现异步处理。它接受一个函数作为参数, 这个函数又接收两个参数resolve、 reject，分别表示异步操作执行成功和失败后的回调函数。

var p = new Promise(function(resolve, reject){

     setTimeout(function(){

        console.log('执行完成');

        resolve('随便什么数据');

    }, 2000);

});

在上面的代码中，我们执行了一个异步操作，也就是setTimeout，2秒后，输出“执行完成”，并且调用resolve方法。

resolve(‘随便什么数据’);这是干什么的？

new Promise()这步操作我们得到了一个Promise对象。Promise对象上有then、catch方法，then方法接收一个参数，是函数，并且会拿到我们在setTimeout中调用resolve时传的参数：‘随便什么数据’，catch方法会拿到调用reject时传的参数。

p.then(function(data){

    console.log(data);  // ‘随便什么数据’

});

原来then里面的函数就跟我们平时的回调函数一个意思，不过是能在异步操作执行完后，用链式调用的方式执行回调函数。

---------------Promise介绍----------------end-----------------------------------------

讲完了promise，接着看刚刚的栗子：

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');

依照js是按照语句出现的顺序执行这个理念，写下输出结果：

//"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"

然后去chrome上验证下，结果完全不对，说好的一行一行执行的呢？

我们真的要彻底弄明白javascript的执行机制了。

1.关于javascript

javascript是一门单线程语言，在的HTML5中虽然提出了Web-Worker支持多线程，但javascript是单线程这一核心仍未改变，一切javascript版的"多线程"都是用单线程模拟出来的。

2.javascript事件循环

既然js是单线程，js任务要一个一个顺序执行。如果一个任务耗时过长，那么后一个任务也必须等着。那么问题来了，假如我们想浏览新闻，但是新闻包含的超清图片加载很慢，难道我们的网页要一直卡着直到图片完全显示出来？

因此聪明的开发者员将任务分为两类：同步任务和异步任务

当我们打开网站时，网页的渲染过程就是一大堆同步任务，比如页面骨架和页面元素的渲染。而像加载图片、音乐之类占用资源大、耗时久的任务，就是异步任务。我们用导图来说明：

导图要表达的内容用文字来表述的话：

同步和异步任务分别进入不同的执行"场所"，同步的进入主线程，异步的进入Event Table并注册函数。

当指定的事情完成时，Event Table会将这个函数移入Event Queue。

主线程内的任务执行完毕为空，会去Event Queue读取对应的函数，进入主线程执行。

上述过程会不断重复，也就是常说的Event Loop(事件循环)。

说了这么多文字，不如直接看一段代码：

let data = [];

$.ajax({

    url:www.javascript.com,

    data:data,

    success:() => {

        console.log('发送成功!');

    }

})

console.log('代码执行结束');

上面是一段简易的ajax请求代码：

ajax进入Event Table，注册回调函数success。

执行console.log('代码执行结束')。

ajax事件完成，回调函数success进入Event Queue。

主线程从Event Queue读取回调函数success并执行。

3.又爱又恨的setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout无需再多言，大家对它的第一印象就是异步可以延时执行，我们经常这么实现延时3秒执行：

setTimeout(() => {

    console.log('延时3秒');

},3000);

渐渐的setTimeout用的地方多了，问题也出现了，有时候明明写的延时3秒，实际却5，6秒才执行函数，怎么回事呢？

先看一个例子：

setTimeout(() => {

    task()

},3000)

sleep(10000000)

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。

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。

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。

5.process.nextTick(callback)

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。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');

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。

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')

    })

})

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。

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。

第三轮事件循环宏任务执行结束，执行两个微任务process3和then3。

输出10。

输出12。

第三轮事件循环结束，第三轮输出9，11，10，12。

整段代码，共进行了三次事件循环，完整的输出为1，7，6，8，2，4，3，5，9，11，10，12。(请注意，node环境下的事件监听依赖libuv与前端环境不完全相同，输出顺序可能会有误差)

6.总结

javascript是一门单线程语言

Event Loop是javascript的执行机制

（注：本文修改自博客文章，供大家了解学习）