js的運(yùn)行機(jī)制(轉(zhuǎn))

最近比較忙,硬是沒抽出時間總結(jié)一點(diǎn)小知識蛔琅。最近在網(wǎng)上看到一篇不錯的文章胎许,轉(zhuǎn)一下!
本文的目的就是要保證你徹底弄懂javascript的執(zhí)行機(jī)制,如果讀完本文還不懂呐萨,可以揍我。

不論你是javascript新手還是老鳥莽囤,不論是面試求職谬擦,還是日常開發(fā)工作,我們經(jīng)常會遇到這樣的情況:給定的幾行代碼朽缎,我們需要知道其輸出內(nèi)容和順序惨远。因?yàn)閖avascript是一門單線程語言,所以我們可以得出結(jié)論:

javascript是按照語句出現(xiàn)的順序執(zhí)行的
看到這里讀者要打人了:我難道不知道js是一行一行執(zhí)行的话肖?還用你說北秽?稍安勿躁,正因?yàn)閖s是一行一行執(zhí)行的最筒,所以我們以為js都是這樣的:

let a = '1';
console.log(a);

let b = '2';
console.log(b);

然而實(shí)際上js是這樣的:

setTimeout(function(){
    console.log('定時器開始啦')
});

new Promise(function(resolve){
    console.log('馬上執(zhí)行for循環(huán)啦');
    for(var i = 0; i < 10000; i++){
        i == 99 && resolve();
    }
}).then(function(){
    console.log('執(zhí)行then函數(shù)啦')
});

console.log('代碼執(zhí)行結(jié)束');

依照js是按照語句出現(xiàn)的順序執(zhí)行這個理念贺氓,我自信的寫下輸出結(jié)果:

//"定時器開始啦"
//"馬上執(zhí)行for循環(huán)啦"
//"執(zhí)行then函數(shù)啦"
//"代碼執(zhí)行結(jié)束"

去chrome上驗(yàn)證下,結(jié)果完全不對床蜘,瞬間懵了辙培,說好的一行一行執(zhí)行的呢?
我們真的要徹底弄明白javascript的執(zhí)行機(jī)制了邢锯。

1.關(guān)于javascript

javascript是一門單線程語言扬蕊,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丹擎。所以一切javascript版的"多線程"都是用單線程模擬出來的尾抑,一切javascript多線程都是紙老虎!

2.javascript事件循環(huán)

既然js是單線程蒂培,那就像只有一個窗口的銀行再愈,客戶需要排隊(duì)一個一個辦理業(yè)務(wù),同理js任務(wù)也要一個一個順序執(zhí)行护戳。如果一個任務(wù)耗時過長践磅,那么后一個任務(wù)也必須等著。那么問題來了灸异,假如我們想瀏覽新聞府适,但是新聞包含的超清圖片加載很慢,難道我們的網(wǎng)頁要一直卡著直到圖片完全顯示出來肺樟?因此聰明的程序員將任務(wù)分為兩類:

同步任務(wù)
異步任務(wù)
當(dāng)我們打開網(wǎng)站時檐春,網(wǎng)頁的渲染過程就是一大堆同步任務(wù),比如頁面骨架和頁面元素的渲染么伯。而像加載圖片音樂之類占用資源大耗時久的任務(wù)疟暖,就是異步任務(wù)。關(guān)于這部分有嚴(yán)格的文字定義,但本文的目的是用最小的學(xué)習(xí)成本徹底弄懂執(zhí)行機(jī)制俐巴,所以我們用導(dǎo)圖來說明:

導(dǎo)圖要表達(dá)的內(nèi)容用文字來表述的話:

同步和異步任務(wù)分別進(jìn)入不同的執(zhí)行"場所"骨望,同步的進(jìn)入主線程,異步的進(jìn)入Event Table并注冊函數(shù)欣舵。
當(dāng)指定的事情完成時擎鸠,Event Table會將這個函數(shù)移入Event Queue。
主線程內(nèi)的任務(wù)執(zhí)行完畢為空缘圈,會去Event Queue讀取對應(yīng)的函數(shù)劣光,進(jìn)入主線程執(zhí)行。
上述過程會不斷重復(fù)糟把,也就是常說的Event Loop(事件循環(huán))绢涡。
我們不禁要問了,那怎么知道主線程執(zhí)行棧為空扒卜琛雄可?js引擎存在monitoring process進(jìn)程,會持續(xù)不斷的檢查主線程執(zhí)行棧是否為空缠犀,一旦為空滞项,就會去Event Queue那里檢查是否有等待被調(diào)用的函數(shù)。
說了這么多文字夭坪,不如直接一段代碼更直白:

let data = [];
$.ajax({
    url:www.javascript.com,
    data:data,
    success:() => {
        console.log('發(fā)送成功!');
    }
})
console.log('代碼執(zhí)行結(jié)束');

上面是一段簡易的ajax請求代碼:

ajax進(jìn)入Event Table文判,注冊回調(diào)函數(shù)success。
執(zhí)行console.log('代碼執(zhí)行結(jié)束')室梅。
ajax事件完成戏仓,回調(diào)函數(shù)success進(jìn)入Event Queue。
主線程從Event Queue讀取回調(diào)函數(shù)success并執(zhí)行亡鼠。
相信通過上面的文字和代碼赏殃,你已經(jīng)對js的執(zhí)行順序有了初步了解。接下來我們來研究進(jìn)階話題:setTimeout间涵。

3.又愛又恨的setTimeout

大名鼎鼎的setTimeout無需再多言仁热,大家對他的第一印象就是異步可以延時執(zhí)行,我們經(jīng)常這么實(shí)現(xiàn)延時3秒執(zhí)行:

setTimeout(() => {
    console.log('延時3秒');
},3000)

漸漸的setTimeout用的地方多了勾哩,問題也出現(xiàn)了抗蠢,有時候明明寫的延時3秒,實(shí)際卻5思劳,6秒才執(zhí)行函數(shù)迅矛,這又咋回事啊潜叛?

先看一個例子:

setTimeout(() => {
    task();
},3000)
console.log('執(zhí)行console');

根據(jù)前面我們的結(jié)論秽褒,setTimeout是異步的壶硅,應(yīng)該先執(zhí)行console.log這個同步任務(wù),所以我們的結(jié)論是:

//執(zhí)行console
//task()

去驗(yàn)證一下销斟,結(jié)果正確庐椒!
然后我們修改一下前面的代碼:

setTimeout(() => {
    task()
},3000)

sleep(10000000)

乍一看其實(shí)差不多嘛,但我們把這段代碼在chrome執(zhí)行一下蚂踊,卻發(fā)現(xiàn)控制臺執(zhí)行task()需要的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3秒约谈,說好的延時三秒,為啥現(xiàn)在需要這么長時間般彩啤窗宇?

這時候我們需要重新理解setTimeout的定義措伐。我們先說上述代碼是怎么執(zhí)行的:

task()進(jìn)入Event Table并注冊,計(jì)時開始特纤。
執(zhí)行sleep函數(shù),很慢侥加,非常慢捧存,計(jì)時仍在繼續(xù)。
3秒到了担败,計(jì)時事件timeout完成昔穴,task()進(jìn)入Event Queue,但是sleep也太慢了吧提前,還沒執(zhí)行完吗货,只好等著。
sleep終于執(zhí)行完了狈网,task()終于從Event Queue進(jìn)入了主線程執(zhí)行宙搬。
上述的流程走完,我們知道setTimeout這個函數(shù)拓哺,是經(jīng)過指定時間后勇垛,把要執(zhí)行的任務(wù)(本例中為task())加入到Event Queue中,又因?yàn)槭菃尉€程任務(wù)要一個一個執(zhí)行士鸥,如果前面的任務(wù)需要的時間太久闲孤,那么只能等著,導(dǎo)致真正的延遲時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3秒烤礁。

我們還經(jīng)常遇到setTimeout(fn,0)這樣的代碼讼积,0秒后執(zhí)行又是什么意思呢?是不是可以立即執(zhí)行呢脚仔?

答案是不會的币砂,setTimeout(fn,0)的含義是,指定某個任務(wù)在主線程最早可得的空閑時間執(zhí)行玻侥,意思就是不用再等多少秒了决摧,只要主線程執(zhí)行棧內(nèi)的同步任務(wù)全部執(zhí)行完成,棧為空就馬上執(zhí)行。舉例說明:

//代碼1
console.log('先執(zhí)行這里');
setTimeout(() => {
    console.log('執(zhí)行啦')
},0);
//代碼2
console.log('先執(zhí)行這里');
setTimeout(() => {
    console.log('執(zhí)行啦')
},3000);

代碼1的輸出結(jié)果是:

//先執(zhí)行這里
//執(zhí)行啦

代碼2的輸出結(jié)果是:

//先執(zhí)行這里
// ... 3s later
// 執(zhí)行啦

關(guān)于setTimeout要補(bǔ)充的是掌桩,即便主線程為空边锁,0毫秒實(shí)際上也是達(dá)不到的。根據(jù)HTML的標(biāo)準(zhǔn)波岛,最低是4毫秒茅坛。有興趣的同學(xué)可以自行了解。

4.又恨又愛的setInterval

上面說完了setTimeout则拷,當(dāng)然不能錯過它的孿生兄弟setInterval贡蓖。他倆差不多,只不過后者是循環(huán)的執(zhí)行煌茬。對于執(zhí)行順序來說斥铺,setInterval會每隔指定的時間將注冊的函數(shù)置入Event Queue,如果前面的任務(wù)耗時太久坛善,那么同樣需要等待晾蜘。

唯一需要注意的一點(diǎn)是,對于setInterval(fn,ms)來說眠屎,我們已經(jīng)知道不是每過ms秒會執(zhí)行一次fn剔交,而是每過ms秒,會有fn進(jìn)入Event Queue改衩。一旦setInterval的回調(diào)函數(shù)fn執(zhí)行時間超過了延遲時間ms岖常,那么就完全看不出來有時間間隔了。這句話請讀者仔細(xì)品味葫督。

5.Promise與process.nextTick(callback)

傳統(tǒng)的定時器我們已經(jīng)研究過了竭鞍,接著我們探究Promiseprocess.nextTick(callback)的表現(xiàn)。

Promise的定義和功能本文不再贅述候衍,不了解的讀者可以學(xué)習(xí)一下阮一峰老師的Promise笼蛛。而process.nextTick(callback)類似node.js版的"setTimeout",在事件循環(huán)的下一次循環(huán)中調(diào)用 callback 回調(diào)函數(shù)蛉鹿。

我們進(jìn)入正題滨砍,除了廣義的同步任務(wù)和異步任務(wù),我們對任務(wù)有更精細(xì)的定義:

  • macro-task(宏任務(wù)):包括整體代碼script妖异,setTimeout惋戏,setInterval
  • micro-task(微任務(wù)):Promise,process.nextTick

不同類型的任務(wù)會進(jìn)入對應(yīng)的Event Queue他膳,比如setTimeoutsetInterval會進(jìn)入相同的Event Queue响逢。

事件循環(huán)的順序,決定js代碼的執(zhí)行順序棕孙。進(jìn)入整體代碼(宏任務(wù))后舔亭,開始第一次循環(huán)些膨。接著執(zhí)行所有的微任務(wù)。然后再次從宏任務(wù)開始钦铺,找到其中一個任務(wù)隊(duì)列執(zhí)行完畢订雾,再執(zhí)行所有的微任務(wù)。聽起來有點(diǎn)繞矛洞,我們用文章最開始的一段代碼說明:

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

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise');
}).then(function() {
    console.log('then');
})

console.log('console');

這段代碼作為宏任務(wù)洼哎,進(jìn)入主線程。
先遇到setTimeout沼本,那么將其回調(diào)函數(shù)注冊后分發(fā)到宏任務(wù)Event Queue噩峦。(注冊過程與上同,下文不再描述)
接下來遇到了Promise抽兆,new Promise立即執(zhí)行识补,then函數(shù)分發(fā)到微任務(wù)Event Queue。
遇到console.log()郊丛,立即執(zhí)行李请。
好啦瞧筛,整體代碼script作為第一個宏任務(wù)執(zhí)行結(jié)束厉熟,看看有哪些微任務(wù)?我們發(fā)現(xiàn)了then在微任務(wù)Event Queue里面较幌,執(zhí)行揍瑟。
ok,第一輪事件循環(huán)結(jié)束了乍炉,我們開始第二輪循環(huán)绢片,當(dāng)然要從宏任務(wù)Event Queue開始。我們發(fā)現(xiàn)了宏任務(wù)Event Queue中setTimeout對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)岛琼,立即執(zhí)行底循。
結(jié)束。
事件循環(huán)槐瑞,宏任務(wù)熙涤,微任務(wù)的關(guān)系如圖所示:

我們來分析一段較復(fù)雜的代碼,看看你是否真的掌握了js的執(zhí)行機(jī)制:

console.log('1');

setTimeout(function() {
    console.log('2');
    process.nextTick(function() {
        console.log('3');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('4');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('5')
    })
})
process.nextTick(function() {
    console.log('6');
})
new Promise(function(resolve) {
    console.log('7');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('8')
})

setTimeout(function() {
    console.log('9');
    process.nextTick(function() {
        console.log('10');
    })
    new Promise(function(resolve) {
        console.log('11');
        resolve();
    }).then(function() {
        console.log('12')
    })
})

第一輪事件循環(huán)流程分析如下:

整體script作為第一個宏任務(wù)進(jìn)入主線程困檩,遇到console.log祠挫,輸出1。
遇到setTimeout悼沿,其回調(diào)函數(shù)被分發(fā)到宏任務(wù)Event Queue中等舔。我們暫且記為setTimeout1。
遇到process.nextTick()糟趾,其回調(diào)函數(shù)被分發(fā)到微任務(wù)Event Queue中慌植。我們記為process1甚牲。
遇到Promise,new Promise直接執(zhí)行蝶柿,輸出7鳖藕。then被分發(fā)到微任務(wù)Event Queue中。我們記為then1只锭。
又遇到了setTimeout著恩,其回調(diào)函數(shù)被分發(fā)到宏任務(wù)Event Queue中,我們記為setTimeout2蜻展。
宏任務(wù)Event Queue 微任務(wù)Event Queue
setTimeout1 process1
setTimeout2 then1
上表是第一輪事件循環(huán)宏任務(wù)結(jié)束時各Event Queue的情況喉誊,此時已經(jīng)輸出了1和7。

我們發(fā)現(xiàn)了process1和then1兩個微任務(wù)纵顾。

執(zhí)行process1,輸出6伍茄。
執(zhí)行then1,輸出8施逾。
好了敷矫,第一輪事件循環(huán)正式結(jié)束,這一輪的結(jié)果是輸出1汉额,7曹仗,6,8蠕搜。那么第二輪時間循環(huán)從setTimeout1宏任務(wù)開始:

首先輸出2怎茫。接下來遇到了process.nextTick(),同樣將其分發(fā)到微任務(wù)Event Queue中妓灌,記為process2轨蛤。new Promise立即執(zhí)行輸出4,then也分發(fā)到微任務(wù)Event Queue中虫埂,記為then2祥山。
宏任務(wù)Event Queue 微任務(wù)Event Queue
setTimeout2 process2
then2
第二輪事件循環(huán)宏任務(wù)結(jié)束,我們發(fā)現(xiàn)有process2和then2兩個微任務(wù)可以執(zhí)行掉伏。
輸出3缝呕。
輸出5。
第二輪事件循環(huán)結(jié)束岖免,第二輪輸出2岳颇,4,3颅湘,5话侧。
第三輪事件循環(huán)開始,此時只剩setTimeout2了闯参,執(zhí)行瞻鹏。
直接輸出9悲立。
將process.nextTick()分發(fā)到微任務(wù)Event Queue中。記為process3新博。
直接執(zhí)行new Promise薪夕,輸出11。
將then分發(fā)到微任務(wù)Event Queue中赫悄,記為then3原献。
宏任務(wù)Event Queue 微任務(wù)Event Queue
process3
then3
第三輪事件循環(huán)宏任務(wù)執(zhí)行結(jié)束,執(zhí)行兩個微任務(wù)process3和then3埂淮。
輸出10姑隅。
輸出12。
第三輪事件循環(huán)結(jié)束倔撞,第三輪輸出9讲仰,11,10痪蝇,12鄙陡。
整段代碼,共進(jìn)行了三次事件循環(huán)躏啰,完整的輸出為1趁矾,7,6丙唧,8愈魏,2觅玻,4想际,3,5溪厘,9胡本,11,10畸悬,12侧甫。
(請注意,node環(huán)境下的事件監(jiān)聽依賴libuv與前端環(huán)境不完全相同蹋宦,輸出順序可能會有誤差)

6.寫在最后

(1)js的異步
我們從最開頭就說javascript是一門單線程語言披粟,不管是什么新框架新語法糖實(shí)現(xiàn)的所謂異步,其實(shí)都是用同步的方法去模擬的冷冗,牢牢把握住單線程這點(diǎn)非常重要守屉。

(2)事件循環(huán)Event Loop
事件循環(huán)是js實(shí)現(xiàn)異步的一種方法,也是js的執(zhí)行機(jī)制蒿辙。

(3)javascript的執(zhí)行和運(yùn)行
執(zhí)行和運(yùn)行有很大的區(qū)別拇泛,javascript在不同的環(huán)境下滨巴,比如node,瀏覽器俺叭,Ringo等等恭取,執(zhí)行方式是不同的。而運(yùn)行大多指javascript解析引擎熄守,是統(tǒng)一的蜈垮。

(4)setImmediate
微任務(wù)和宏任務(wù)還有很多種類,比如setImmediate等等裕照,執(zhí)行都是有共同點(diǎn)的窃款,有興趣的同學(xué)可以自行了解。

(5)最后的最后
javascript是一門單線程語言
Event Loop是javascript的執(zhí)行機(jī)制
牢牢把握兩個基本點(diǎn)牍氛,以認(rèn)真學(xué)習(xí)javascript為中心晨继,早日實(shí)現(xiàn)成為前端高手的偉大夢想!

轉(zhuǎn)自http://www.zhangxinxu.com/php/myRecommBackup.php?id=js-excude-detail
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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