JavaScript的執行機制！

　　JavaScript的執行機制！對于Web工程師來說了解JavaScript的執行機制是很重要的。下面就讓我們一起來看一看吧！

1、關于JavaScript

javascript是一門 單線程 語言，在最新的HTML5中提出了Web-Worker，但javascript是單線程這一核心仍未改變。是以一切javascript版的"多線程"都是用單線程模拟出來的，一切javascript多線程都是紙老虎！

2、JavaScript事件循環

既然js是單線程，那就像隻有一個視窗的銀行，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着。那麼問題來了，假如我們想浏覽新聞，但是新聞包含的超清圖檔加載很慢，難道我們的網頁要一直卡着直到圖檔完全顯示出來？是以聰明的程式員将任務分為兩類：

1)同步任務

2)異步任務

當我們打開網站時，網頁的渲染過程就是一大堆同步任務，比如頁面骨架和頁面元素的渲染。而像加載圖檔音樂之類占用資源大耗時久的任務，就是異步任務。關于這部分有嚴格的文字定義，但本文的目的是用最小的學習成本徹底弄懂執行機制，是以我們用導圖來說明：

導圖要表達的内容用文字來表述的話：

· 同步和異步任務分别進入不同的執行"場所"，同步的進入主線程，異步的進入Event Table并注冊函數。

· 當指定的事情完成時，Event Table會将這個函數移入Event Queue。

· 主線程内的任務執行完畢為空，會去Event Queue讀取對應的函數，進入主線程執行。

· 上述過程會不斷重複，也就是常說的Event Loop(事件循環)。

我們不禁要問了，那怎麼知道主線程執行棧為空啊？js引擎存在monitoring process程序，會持續不斷的檢查主線程執行棧是否為空，一旦為空，就會去Event Queue那裡檢查是否有等待被調用的函數。

說了這麼多文字，不如直接一段代碼更直白：

1let data = [];

2$.ajax({

3 url:www.javascript.com,

4 data:data,

5 success:() => {

6 console.log('發送成功!');

7 }

8})

9console.log('代碼執行結束');

上面是一段簡易的ajax請求代碼：

· ajax進入Event Table，注冊回調函數success。

· 執行console.log('代碼執行結束')。

· ajax事件完成，回調函數success進入Event Queue。

· 主線程從Event Queue讀取回調函數success并執行。

相信通過上面的文字和代碼，你已經對js的執行順序有了初步了解。接下來我們來研究進階話題：setTimeout。

3、關于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，我們經常這麼實作延時3秒執行：

1setTimeout(() => {

2 console.log('延時3秒');

3},3000)

漸漸的setTimeout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？

先看一個例子：

2 task();

4console.log('執行console');

根據前面我們的結論，setTimeout是異步的，應該先執行console.log這個同步任務，是以我們的結論是：

1//執行console

2//task()

去驗證一下，結果正确！然後我們修改一下前面的代碼：

2 task()

4

5sleep(10000000)

乍一看其實差不多嘛，但我們把這段代碼在chrome執行一下，卻發現控制台執行task()需要的時間遠遠超過3秒，說好的延時三秒，為啥現在需要這麼長時間啊？

這時候我們需要重新了解setTimeout的定義。我們先說上述代碼是怎麼執行的：

· task()進入Event Table并注冊,計時開始。

· 執行sleep函數，很慢，非常慢，計時仍在繼續。

· 3秒到了，計時事件timeout完成，task()進入Event Queue，但是sleep也太慢了吧，還沒執行完，隻好等着。

· sleep終于執行完了，task()終于從Event Queue進入了主線程執行。

上述的流程走完，我們知道setTimeout這個函數，是經過指定時間後，把要執行的任務(本例中為task())加入到Event Queue中，又因為是單線程任務要一個一個執行，如果前面的任務需要的時間太久，那麼隻能等着，導緻真正的延遲時間遠遠大于3秒。

我們還經常遇到setTimeout(fn,0)這樣的代碼，0秒後執行又是什麼意思呢？是不是可以立即執行呢？

答案是不會的，setTimeout(fn,0)的含義是，指定某個任務在主線程最早可得的空閑時間執行，意思就是不用再等多少秒了，隻要主線程執行棧内的同步任務全部執行完成，棧為空就馬上執行。舉例說明：

1//代碼1

2console.log('先執行這裡');

3setTimeout(() => {

4 console.log('執行啦')

5},0);

1//代碼2

5},3000);

代碼1的輸出結果是：

1//先執行這裡

2//執行啦

3代碼2的輸出結果是：

5//先執行這裡

6// ... 3s later

7// 執行啦

關于setTimeout要補充的是，即便主線程為空，0毫秒實際上也是達不到的。根據HTML的标準，最低是4毫秒。有興趣的同學可以自行了解。

4、關于setInterval

上面說完了setTimeout，當然不能錯過它的孿生兄弟setInterval。他倆差不多，隻不過後者是循環的執行。對于執行順序來說，setInterval會每隔指定的時間将注冊的函數置入Event Queue，如果前面的任務耗時太久，那麼同樣需要等待。

唯一需要注意的一點是，對于setInterval(fn,ms)來說，我們已經知道不是每過ms秒會執行一次fn，而是每過ms秒，會有fn進入Event Queue。一旦setInterval的回調函數fn執行時間超過了延遲時間ms，那麼就完全看不出來有時間間隔了。

5、Promise與process.nextTick(callback)

傳統的定時器我們已經研究過了，接着我們探究Promise與process.nextTick(callback)的表現。

Promise的定義和功能本文不再贅述，不了解的讀者可以學習一下阮一峰老師的Promise。而process.nextTick(callback)類似node.js版的"setTimeout"，在事件循環的下一次循環中調用callback回調函數。

我們進入正題，除了廣義的同步任務和異步任務，我們對任務有更精細的定義：

· macro-task(宏任務)：包括整體代碼script，setTimeout，setInterval

· micro-task(微任務)：Promise，process.nextTick

不同類型的任務會進入對應的Event Queue，比如setTimeout和setInterval會進入相同的Event Queue。

事件循環的順序，決定js代碼的執行順序。進入整體代碼(宏任務)後，開始第一次循環。接着執行所有的微任務。然後再次從宏任務開始，找到其中一個任務隊列執行完畢，再執行所有的微任務。聽起來有點繞，我們用文章最開始的一段代碼說明：

1setTimeout(function() {

2 console.log('setTimeout');

3})

5new Promise(function(resolve) {

6 console.log('promise');

7}).then(function() {

8 console.log('then');

9})

10

11console.log('console');

· 這段代碼作為宏任務，進入主線程。

· 先遇到setTimeout，那麼将其回調函數注冊後分發到宏任務Event Queue。(注冊過程與上同，下文不再描述)

· 接下來遇到了Promise，new Promise立即執行，then函數分發到微任務Event Queue。

· 遇到console.log()，立即執行。

· 好啦，整體代碼script作為第一個宏任務執行結束，看看有哪些微任務？我們發現了then在微任務Event Queue裡面，執行。

· ok，第一輪事件循環結束了，我們開始第二輪循環，當然要從宏任務Event Queue開始。我們發現了宏任務Event

Queue中setTimeout對應的回調函數，立即執行。 結束。

事件循環，宏任務，微任務的關系如圖所示：

我們來分析一段較複雜的代碼，看看你是否真的掌握了js的執行機制：

1console.log('1');

2

3setTimeout(function() {

4 console.log('2');

5 process.nextTick(function() {

6 console.log('3');

7 })

8 new Promise(function(resolve) {

9 console.log('4');

10 resolve();

11 }).then(function() {

12 console.log('5')

13 })

14})

15process.nextTick(function() {

16 console.log('6');

17})

18new Promise(function(resolve) {

19 console.log('7');

20 resolve();

21}).then(function() {

22 console.log('8')

23})

24

25setTimeout(function() {

26 console.log('9');

27 process.nextTick(function() {

28 console.log('10');

29 })

30 new Promise(function(resolve) {

31 console.log('11');

32 resolve();

33 }).then(function() {

34 console.log('12')

35 })

36})

第一輪事件循環流程分析如下：

· 整體script作為第一個宏任務進入主線程，遇到console.log，輸出1。

· 遇到setTimeout，其回調函數被分發到宏任務Event Queue中。我們暫且記為setTimeout1。

· 遇到process.nextTick()，其回調函數被分發到微任務Event Queue中。我們記為process1。

· 遇到Promise，new Promise直接執行，輸出7。then被分發到微任務Event Queue中。我們記為then1。

· 又遇到了setTimeout，其回調函數被分發到宏任務Event Queue中，我們記為setTimeout2。

宏任務Event Queue

微任務Event Queue

setTimeout1

process1

setTimeout2

then1

· 上表是第一輪事件循環宏任務結束時各Event Queue的情況，此時已經輸出了1和7。

· 我們發現了process1和then1兩個微任務。

· 執行process1,輸出6。

· 執行then1，輸出8。

好了，第一輪事件循環正式結束，這一輪的結果是輸出1，7，6，8。那麼第二輪時間循環從setTimeout1宏任務開始：

· 首先輸出2。接下來遇到了process.nextTick()，同樣将其分發到微任務Event Queue中，記為process2。new

Promise立即執行輸出4，then也分發到微任務Event Queue中，記為then2。

process2

null

then2

· 第二輪事件循環宏任務結束，我們發現有process2和then2兩個微任務可以執行。

· 輸出3。

· 輸出5。

· 第二輪事件循環結束，第二輪輸出2，4，3，5。

· 第三輪事件循環開始，此時隻剩setTimeout2了，執行。

· 直接輸出9。

· 将process.nextTick()分發到微任務Event Queue中。記為process3。

· 直接執行new Promise，輸出11。

· 将then分發到微任務Event Queue中，記為then3。

process3

then3

· 第三輪事件循環宏任務執行結束，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。

整段代碼，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的異步

我們從最開頭就說javascript是一門單線程語言，不管是什麼新架構新文法糖實作的所謂異步，其實都是用同步的方法去模拟的，牢牢把握住單線程這點非常重要。

(2)事件循環Event Loop

事件循環是js實作異步的一種方法，也是js的執行機制。

(3)javascript的執行和運作

執行和運作有很大的差別，javascript在不同的環境下，比如node，浏覽器，Ringo等等，執行方式是不同的。而運作大多指javascript解析引擎，是統一的。

(4)setImmediate

微任務和宏任務還有很多種類，比如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是一門單線程語言

Event Loop是javascript的執行機制

牢牢把握兩個基本點，以認真學習javascript為中心，早日實作成為前端高手的偉大夢想！