js运行机制详解（Event Loop）

2018-09-06 本文已影响14人星星的成长之路

本周琢磨一下js运行机制的问题，发现了很多有意思的东西，在此抛个砖，如有不对的地方欢迎指正~

1.基础知识

js作为浏览器脚本语言，它的主要用途是与用户互动，以及操作DOM，因此js是单线程，也避免了同时操作同一个DOM的矛盾问题；
为了利用多核CPU的计算能力，H5的Web Worker实现的“多线程”实际上指的是“多子线程”，完全受控于主线程，且不允许操作DOM；
js引擎存在monitoring process进程，会持续不断的检查主线程执行栈是否为空，一旦为空，就会去Event Queue那里检查是否有等待被调用的函数。这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）
所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）；
如果在微任务执行期间微任务队列加入了新的微任务，会将新的微任务加入队列尾部，之后也会被执行；

2.js中的异步操作

setTimeOut
setInterval
ajax
promise
I/O

3.同步任务 or 异步任务

同步任务(synchronous)：在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；
异步任务(asynchronous)：不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。

4.宏任务 or 微任务

这里需要注意的是new Promise是会进入到主线程中立刻执行，而promise.then则属于微任务

宏任务(macro-task)：整体代码script、setTimeOut、setInterval
微任务(mincro-task)：promise.then、promise.nextTick(node)

5.Event Loop事件循环

Event Loop循环

整体的script(作为第一个宏任务)开始执行的时候，会把所有代码分为两部分：“同步任务”、“异步任务”；
同步任务会直接进入主线程依次执行；
异步任务会再分为宏任务和微任务；
宏任务进入到Event Table中，并在里面注册回调函数，每当指定的事件完成时，Event Table会将这个函数移到Event Queue中；
微任务也会进入到另一个Event Table中，并在里面注册回调函数，每当指定的事件完成时，Event Table会将这个函数移到Event Queue中；
当主线程内的任务执行完毕，主线程为空时，会检查微任务的Event Queue，如果有任务，就全部执行，如果没有就执行下一个宏任务；
上述过程会不断重复，这就是Event Loop事件循环；

6.代码示例

1.第一个例子

console.log(1)

setTimeout(function(){
  console.log(2)
},0)

console.log(3)

执行结果：
// 1 3 2

分析：
1.console.log(1)是同步任务，直接打印1；
2.setTimeout是异步任务，且是宏函数，放到宏函数队列中，等待下次Event Loop才会执行；
3.console.log(3)是同步任务，直接打印3；
4.主线程执行完毕，没有微任务，那么执行第二个宏任务setTimeout，打印2；
5.结果：1，3，2

2.第二个例子

setTimeout(function(){
    console.log(1)
});

new Promise(function(resolve){
    console.log(2);
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 9999 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log(3)
});

console.log(4);

执行结果：
// 2， 4， 3， 1

分析：
1.setTimeout是异步，且是宏函数，放到宏函数队列中；
2.new Promise是同步任务，直接执行，打印2，并执行for循环；
3.promise.then是微任务，放到微任务队列中；
4.console.log(4)同步任务，直接执行，打印4；
5.此时主线程任务执行完毕，检查微任务队列中，有promise.then，执行微任务，打印3；
6.微任务执行完毕，第一次循环结束；从宏任务队列中取出第一个宏任务到主线程执行，打印1；
7.结果：2，4，3，1

第三个例子

console.log(1);

setTimeout(function() {
  console.log(2);
}, 0);

Promise.resolve().then(function() {
  console.log(3);
}).then(function() {
  console.log('4.我是新增的微任务');
});

console.log(5);

执行结果：
// 1，5，3，4.我是新增的微任务，2

分析：
1.console.log(1)是同步任务，直接执行，打印1；
2.setTimeout是异步，且是宏函数，放到宏函数队列中；
3.Promise.resolve().then是微任务，放到微任务队列中；
4.console.log(5)是同步任务，直接执行，打印5；
5.此时主线程任务执行完毕，检查微任务队列中，有Promise.resolve().then，执行微任务，打印3；
6.此时发现第二个.then任务，属于微任务，添加到微任务队列，并执行，打印4.我是新增的微任务；
7.这里强调一下，微任务执行过程中，发现新的微任务，会把这个新的微任务添加到队列中，微任务队列依次执行完毕后，才会执行下一个循环；
8.微任务执行完毕，第一次循环结束；取出宏任务队列中的第一个宏任务setTimeout到主线程执行，打印2；
9.结果：1，5，3，4.我是新增的微任务，2

第四个例子

function add(x, y) {
  console.log(1)
  setTimeout(function() { // timer1
    console.log(2)
  }, 1000)
}
add();

setTimeout(function() { // timer2
  console.log(3)
})

new Promise(function(resolve) {
  console.log(4)
  setTimeout(function() { // timer3
    console.log(5)
  }, 100)
  for(var i = 0; i < 100; i++) {
    i == 99 && resolve()
  }
}).then(function() {
  setTimeout(function() { // timer4
    console.log(6) 
  }, 0)
  console.log(7)
})

console.log(8)

执行结果
//1，4，8，7，3，6，5，2

分析：
1.add()是同步任务，直接执行，打印1；
2.add()里面的setTimeout是异步任务且宏函数，记做timer1放到宏函数队列；
3.add()下面的setTimeout是异步任务且宏函数，记做timer2放到宏函数队列；
4.new Promise是同步任务，直接执行，打印4；
5.Promise里面的setTimeout是异步任务且宏函数，记做timer3放到宏函数队列；
6.Promise里面的for循环，同步任务，执行代码；
7.Promise.then是微任务，放到微任务队列；
8.console.log(8)是同步任务，直接执行，打印8；
9.此时主线程任务执行完毕，检查微任务队列中，有Promise.then，执行微任务，发现有setTimeout是异步任务且宏函数，记做timer4放到宏函数队列；
10.微任务队列中的console.log(7)是同步任务，直接执行，打印7；
11.微任务执行完毕，第一次循环结束；
12.检查宏任务Event Table，里面有timer1、timer2、timer3、timer4，四个定时器宏任务，按照定时器延迟时间得到可以执行的顺序，即Event Queue：timer2、timer4、timer3、timer1，取出排在第一个的timer2；
13.取出timer2执行，console.log(3)同步任务，直接执行，打印3；
14.没有微任务，第二次Event Loop结束；
15.取出timer4执行，console.log(6)同步任务，直接执行，打印6；
16.没有微任务，第三次Event Loop结束；
17.取出timer3执行，console.log(5)同步任务，直接执行，打印5；
18.没有微任务，第四次Event Loop结束；
19.取出timer1执行，console.log(2)同步任务，直接执行，打印2；
20.没有微任务，也没有宏任务，第五次Event Loop结束；
21.结果：1，4，8，7，3，6，5，2

第五个例子

setTimeout(function() { // timer1
  console.log(1);
  setTimeout(function() {  // timer3
    console.log(2);
  })
}, 0);
setTimeout(function() {  // timer2
  console.log(3);
}, 0);

执行结果
//1，3，2

分析：
1.第一个setTimeout是异步任务且宏函数，记做timer1放到宏函数队列；
2.第三个setTimeout是异步任务且宏函数，记做timer2放到宏函数队列；
3.没有微任务，第一次Event Loop结束；
4.取出timer1，console.log(1)同步任务，直接执行，打印1；
5.timer1里面的setTimeout是异步任务且宏函数，记做timer3放到宏函数队列；
6.没有微任务，第二次Event Loop结束；
7.取出timer2，console.log(3)同步任务，直接执行，打印3；
8.没有微任务，第三次Event Loop结束；
9.取出timer3，console.log(2)同步任务，直接执行，打印2；
10.没有微任务，也没有宏任务，第四次Event Loop结束；
11.结果：1，3，2

7.参考文章：

1.ssssyoki《这一次，彻底弄懂 JavaScript 执行机制》
https://juejin.im/post/59e85eebf265da430d571f89#heading-9
2.阮一峰《JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop》
http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html
3.ziwei3749 《深入理解JS引擎的执行机制》
https://segmentfault.com/a/1190000012806637
4.Jake《Tasks, microtasks, queues and schedules》
https://jakearchibald.com/2015/tasks-microtasks-queues-and-schedules/?utm_source=html5weekly