javascript执行机制

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文的目的就是要保证你彻底弄懂javascript的执行机制，如果读完本文还不懂，可以揍我。

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：

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

然而实际上js是这样的：

setTimeout(function() {
console.log('定时器开始啦')
});
new Promise(function(resolve) {
console.log('马上执行for循环啦');
for (var i = 0; i < 10000; i++) {
i == 99 && resolve();
}
}).then(function() {
console.log('执行then函数啦')
});

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"

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：

let data = [];
$.ajax({
url: www.javascript.com,
data: data,
success: () = >{
console.log('发送成功!');
}
}) 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：

setTimeout(() => {

console.log('延时3秒');

},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：

setTimeout(() = >{
task();
},
3000) 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：

setTimeout(() = >{
task()
},
3000) 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：

//代码1console.log('先执行这里');setTimeout(() => { console.log('执行啦')},0);

//代码2console.log('先执行这里');setTimeout(() => { console.log('执行啦')},3000);

代码1的输出结果是：

//先执行这里//执行啦

代码2的输出结果是：

//先执行这里// ... 3s later// 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)

传统的定时器部分我们已经研究过了，接下来我们看下 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：

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

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 。

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 。

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 。

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。

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。

修改：

JS执行周期浏览器（1 7 6 8 2 4 3 5 9 11 10 12）

micro-tasks queue macro-tasks queue

micro-tasks queue NodeJS（1 7 6 8 2 4 9 11 3 10 5 12）

micro-tasks queue macro-tasks queue

说明（优先级由上往下） main(主线程任务) 由上往下顺序执行

micro-task(微任务) Promise，process.nextTick

macro-task(宏任务) script，setTimeout，setInterval

console.log('1');
setTimeout(function() {
console.log('2');
new Promise(function(resolve) {
console.log('4');
resolve();
}).then(function() {
console.log('5')
})
}) new Promise(function(resolve) {
console.log('7');
resolve();
}).then(function() {
console.log('8')
}) setTimeout(function() {
console.log('9');
new Promise(function(resolve) {
console.log('11');
resolve();
}).then(function() {
console.log('12')
})
})输出：1 7 8 2 4 5 9 11 12