详解JavaScript 的执行机制

一、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。

　　为什么js是单线程的语言？因为最初的js是用来在浏览器验证表单操纵DOM元素的。如果js是多线程的话，两个线程同时对一个DOM进行了相互冲突的操作，那么浏览器的解析是无法执行的。

　　Web Worker 的作用，就是为 JavaScript 创造多线程环境，允许主线程创建 Worker 线程，将一些任务分配给后者运行。在主线程运行的同时，Worker 线程在后台运行，两者互不干扰。等到 Worker 线程完成计算任务，再把结果返回给主线程。

二、javascript事件循环

　　当我们调用一个方法的时候，js会生成一个与这个方法对应的执行环境（context），又叫执行上下文。这个执行环境中存在着这个方法的私有作用域，上层作用域的指向，方法的参数，这个作用域中定义的变量以及这个作用域的this对象。 而当一系列方法被依次调用的时候，因为js是单线程的，同一时间只能执行一个方法，于是这些方法被排队在一个单独的地方。这个地方被称为执行栈。

　　js引擎遇到一个异步事件后并不会一直等待其返回结果，而是会将这个事件挂起，继续执行执行栈中的其他任务。

　　当一个异步事件返回结果后，js会将这个事件加入与当前执行栈不同的另一个队列，我们称之为事件队列。被放入事件队列不会立刻执行其回调，而是等待当前执行栈中的所有任务都执行完毕， 主线程处于闲置状态时，主线程会去查找事件队列是否有任务。如果有，那么主线程会从中取出排在第一位的事件，并把这个事件对应的回调放入执行栈中，然后执行其中的同步代码。如此反复，这样就形成了一个无限的循环。

三、setTimeout

　　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。

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

sleep(10000000)

上述代码执行task()需要的时间远远超过3秒，执行过程如下：

• 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。

　　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。

四、setInterval

　 　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。

五、Promise与process.nextTick(callback)

　　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。
　　所谓Promise，简单说就是一个容器，里面保存着某个未来才会结束的事件（通常是一个异步操作）的结果。从语法上说，Promise 是一个对象，从它可以获取异步操作的消息。Promise 提供统一的 API，各种异步操作都可以用同样的方法进行处理。

　　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。

六、宏任务和微任务

• macro-task(宏任务)：包括整体代码script，setTimeout，setInterval
• micro-task(微任务)：Promise.then，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。

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。
• 接下来遇到了Promise，new Promise立即执行，因为new Promise回调函数中的代码是同步任务，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。
• 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。

七、async await

1.async 做一件什么事情？

　　带 async 关键字的函数，它使得你的函数的返回值必定是 promise 对象。

　　也就是，如果async关键字函数返回的不是promise，会自动用 Promise.resolve() 包装。如果async关键字函数显式地返回promise，那就以你返回的promise为准。

2.await 在等什么？

　　await等的是右侧「表达式」的结果。也就是说，右侧如果是函数，那么函数的return值就是「表达式的结果」。右侧如果是一个 'hello' 或者什么值，那表达式的结果就是 'hello'。

3.await 等到之后，做了一件什么事情？

　　await右侧表达式的结果，就是await要等的东西。等到之后，对于await来说，分2个情况：

• 不是promise对象
• 是promise对象

　　如果不是 promise , await会阻塞后面的代码，先执行async外面的同步代码，同步代码执行完，再回到async内部，把这个非promise的东西，作为 await表达式的结果。

　　如果它等到的是一个 promise 对象，await 也会暂停async后面的代码，先执行async外面的同步代码，等着 Promise 对象 fulfilled，然后把 resolve 的参数作为 await 表达式的运算结果。

4.示例

async function async1() {
  console.log('async1 start');
  await async2();
  console.log('async1 end');
}

async function async2() {
  console.log('async2');
}

console.log('script start');
setTimeout(function () {
  console.log('setTimeout');
}, 0);
async1();
new Promise(function (resolve) {
  console.log('promise1');
  resolve();
}).then(function () {
  console.log('promise2');
});
console.log('script end');

• 这段代码作为宏任务，进入主线程。
• 先打印出script start。接着执行函数async1。
• 打印出async1 start，执行到await，执行函数async2，打印出async2。
• 此时await会阻塞async1后面的代码，会先执行async1外面的同步代码。
• setTimeout放入事件循环的宏任务。接着执行到Promise，打印出promise1，promise.then放入事件循环的微任务。接着打印script end。
• 现在async1外面的同步代码执行完毕，回到async1内部打印出async1 end。
• 整体代码执行完毕，执行微任务promise.then，打印出promise2。
• 最后执行宏任务setTimeout，打印setTimeout。

所以这段代码的执行顺序为：script start -> async1 start -> async2 -> promise1 -> script end -> async1 end -> promise2 -> setTimeout

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