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  • JavaScript 执行机制

    引言

    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,
    所以我们认为的js是这样的:
    在这里插入图片描述
    然而实际上js是这样的:
    在这里插入图片描述
    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"
    

    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。

    所以我们可以得出结论:javascript是按照语句出现的顺序执行的(记住这句话,全文中心)

    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。我们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:
    在这里插入图片描述
    导图要表达的内容大致如下:
    1、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。
    2、当指定的事情完成时,Event Table会将这个函数移入Event Queue。
    3、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。
    4、上述过程会不断重复,也就是常说的Event Loop(事件循环)。

    那怎么知道主线程执行栈为空?

    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。

    说了那么多文字,来看一段代码更直白:
    在这里插入图片描述
    上边是一段简易的 ajax 请求代码:
    1、ajax进入Event Table,注册回调函数success。
    2、执行console.log(‘代码执行结束’)。
    3、ajax事件完成,回调函数success进入Event Queue。
    4、主线程从Event Queue读取回调函数success并执行。

    3. 又爱又恨的setTimeout与setInterval

    大名鼎鼎的 setTimeout 无需再多言,我们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:
    在这里插入图片描述
    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:
    在这里插入图片描述
    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:
    在这里插入图片描述
    然后我们修改一下前面的代码:
    在这里插入图片描述
    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:
    1、task()进入Event Table并注册,计时开始。
    2、执行sleep函数,很慢,非常慢,计时仍在继续。
    3、3秒到了,计时事件timeout完成,task()进入Event Queue,但是还没执行完,只好等着。
    4、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。
      
    说完了setTimeout,再来说说他的孪生兄弟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

    4. 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。
    1、Promise 是异步编程的一种解决方案,比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。
    2、process.nextTick(callback)类似node.js版的“setTimeout”。

    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,我们用一段代码说明:
    在这里插入图片描述
    1、这段代码作为宏任务,进入主线程。
    2、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)
    3、接下来遇到了Promise,new Promise立即执行,then函数分发到微任务Event Queue。
    4、遇到console.log(),立即执行。
    5、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。
    6、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
    7、setTimeout对应的回调函数,立即执行。
    8、结束。

    事件循环,宏任务,微任务的关系如图所示:

    在这里插入图片描述
    来个综合实例:
    在这里插入图片描述

    第一轮事件循环流程分析如下:

    1、整体script作为第一个宏任务进入主线程,遇到console.log,输出1。
    2、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。
    3、遇到process.nextTick(),其回调函数被分发到微任务Event Queue中。我们记为process1。
    4、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。
    5、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。

    在这里插入图片描述
    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。
    1、我们发现了process1和then1两个微任务。
    2、执行process1,输出6。
    3、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

    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。
    在这里插入图片描述
    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。

    在这里插入图片描述
    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,进行了三次事件循环,完整结果为1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12。

    5. 最后总结

    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。

    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。

    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。

    最后的最后

    javascript是一门单线程语言
    Event Loop是javascript的执行机制

    转自:https://juejin.im/post/59e85eebf265da430d571f89

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