好程序员web 前端教程分享JavaScript 的执行机制！ 对于Web 工程师来说了解 JavaScript 的执行机制是很重要的。下面就让我们一起来看一看吧！

 

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：

 

1) 同步任务

2) 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：

 

1let data = [];

2$.ajax({

3    url:www.javascript.com,

4    data:data,

5    success:() => {

6        console.log(' 发送成功 !');

7    }

8})

9console.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 、关于 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：

 

1setTimeout(() => {

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：

 

1setTimeout(() => {

2    task();

3},3000)

4console.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：

 

1// 执行 console

2//task()

 

去验证一下，结果正确！然后我们修改一下前面的代码：

 

1setTimeout(() => {

2    task()

3},3000)

4

5sleep(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

2console.log(' 先执行这里 ');

3setTimeout(() => {

4    console.log(' 执行啦 ')

5},0);

 

1// 代码 2

2console.log(' 先执行这里 ');

3setTimeout(() => {

4    console.log(' 执行啦 ')

5},3000);

 

代码1 的输出结果是：

 

1// 先执行这里

2// 执行啦

3 代码 2 的输出结果是：

4

5// 先执行这里

6// ... 3s later

7//  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 、关于 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。

 

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：

 

 1setTimeout(function() {

 2    console.log('setTimeout');

 3})

 4

 5new Promise(function(resolve) {

 6    console.log('promise');

 7}).then(function() {

 8    console.log('then');

 9})

10

11console.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：

 

 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

 

null

 

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

 

null

 

process3

 

null

 

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 、写在最后

 

(1)js 的异步

 

我们从最开头就说javascript 是一门单线程语言，不管是什么新框架新语法糖实现的所谓异步，其实都是用同步的方法去模拟的，牢牢把握住单线程这点非常重要。

 

(2) 事件循环 Event Loop

 

事件循环是js 实现异步的一种方法，也是 js 的执行机制。

 

(3)javascript 的执行和运行

 

执行和运行有很大的区别，javascript 在不同的环境下，比如 node ，浏览器， Ringo 等等，执行方式是不同的。而运行大多指 javascript 解析引擎，是统一的。

 

(4)setImmediate

 

微任务和宏任务还有很多种类，比如setImmediate 等等，执行都是有共同点的，有兴趣的同学可以自行了解。

 

(5) 最后的最后

 

javascript 是一门单线程语言

Event Loop 是 javascript 的执行机制

 

牢牢把握两个基本点，以认真学习javascript 为中心，早日实现成为前端高手的伟大梦想！