JavaScript 执行机制-白红宇

JavaScript 执行机制

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发布时间：2019-06-13

本文共 6612 字，大约阅读时间需要 22 分钟。

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执行的

看到这里读者要打人了：我难道不知道js是一行一行执行的？还用你说？稍安勿躁，正因为js是一行一行执行的，所以我们以为js都是这样的：

1 let a = '1';2 console.log(a);3 4 let b = '2';5 console.log(b);

然而实际上js是这样的：

1 setTimeout(function(){ 2     console.log('定时器开始啦') 3 }); 4  5 new Promise(function(resolve){ 6     console.log('马上执行for循环啦'); 7     for(var i = 0; i < 10000; i++){ 8         i == 99 && resolve(); 9     }10 }).then(function(){11     console.log('执行then函数啦')12 });13 14 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，我自信的写下输出结果：

//"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"

结果去chrome上验证下，结果完全不对，瞬间懵了，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，在最新的HTML5中提出了Web-Worker，但javascript是单线程这一核心仍未改变。所以一切javascript版的"多线程"都是用单线程模拟出来的，一切javascript多线程都是纸老虎！

2.javascript事件循环

既然js是单线程，那就像只有一个窗口的银行，客户需要排队一个一个办理业务，同理js任务也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？因此聪明的程序员将任务分为两类：

同步任务

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。关于这部分有严格的文字定义，但本文的目的是用最小的学习成本彻底弄懂执行机制，所以我们用导图来说明：

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)。

我们不禁要问了，那怎么知道主线程执行栈为空啊？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。

说了这么多文字，不如直接一段代码更直白：

1 let data = [];2 $.ajax({3     url:www.javascript.com,4     data:data,5     success:() => {6         console.log('发送成功!');7     }8 })9 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。

相信通过上面的文字和代码，你已经对js的执行顺序有了初步了解。接下来我们来研究进阶话题：setTimeout。

3.又爱又恨的setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout无需再多言，大家对他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：

1 setTimeout(() => {2     console.log('延时3秒');3 },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，这又咋回事啊？

先看一个例子：

1 setTimeout(() => {2     task();3 },3000)4 console.log('执行console');

根据前面我们的结论，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()

去验证一下，结果正确！

然后我们修改一下前面的代码：

1 setTimeout(() => {2     task()3 },3000)4 5 sleep(10000000)

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：

1 //代码1 2 console.log('先执行这里'); 3 setTimeout(() => { 4     console.log('执行啦') 5 },0); 6  7 输出结果 8  9 //先执行这里10 //执行啦

1 //代码2 2 console.log('先执行这里'); 3 setTimeout(() => { 4     console.log('执行啦') 5 },3000); 6  7 输出结果 8  9 //先执行这里10 // ... 3s later11 // 执行啦

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。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：

1 setTimeout(function() { 2     console.log('setTimeout'); 3 }) 4  5 new Promise(function(resolve) { 6     console.log('promise'); 7 }).then(function() { 8     console.log('then'); 9 })10 11 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。(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：

1 console.log('1'); 2  3 setTimeout(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 })15 process.nextTick(function() {16     console.log('6');17 })18 new Promise(function(resolve) {19     console.log('7');20     resolve();21 }).then(function() {22     console.log('8')23 })24 25 setTimeout(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 })

第一轮事件循环流程分析如下：