（转）深入浅出JavaScript 运行机制
原文地址：深入浅出 JavaScript 运行机制
（转）深入浅出 JavaScript 运行机制
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一、引子
本文介绍 JavaScript 运行机制，这一部分比较抽象，我们先从一道面试题入手：
console.log(1);
setTimeout(function () {
console.log(3);
}, 0);
console.log(2);
// 请问数字打印顺序是什么？
这一题看似很简单，但如果你不了解 JavaScript 运行机制，很容易就答错了。题目的答案是依次输出 1 2 3，如果你有疑惑，下文有详细解释。
二、理解 JS 的单线程的概念
JavaScript 语言的一大特点就是单线程，也就是说，同一个时间只能做一件事。那么，为什么 JavaScript 不能有多个线程呢？这样能提高效率啊。 JavaScript 的单线程，与它的用途有关。作为浏览器脚本语言，JavaScript 的主要用途是与用户互动，以及操作 DOM。这决定了它只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。比如，假定 JavaScript 同时有两个线程，一个线程在某个 DOM 节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准？ 所以，为了避免复杂性，从一诞生，JavaScript 就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征，将来也不会改变。
三、理解任务队列(消息队列)
单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。JavaScript 语言的设计者意识到这个问题，将所有任务分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。同步任务指的是，在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务；异步任务指的是，不进入主线程、而进入"任务队列"（task queue）的任务，只有"任务队列"通知主线程，某个异步任务可以执行了，该任务才会进入主线程执行。异步任务包括宏任务和微任务(后面会重点介绍)，接下来我们通过两个例子说明同步任务和异步任务的区别：
console.log("A");
while (true) {}
console.log("B");
// 请问最后的输出结果是什么？
如果你的回答是 A, 恭喜你答对了，因为这是同步任务，程序由上到下执行，遇到 while()死循环，下面语句就没办法执行。
console.log("A");
setTimeout(function () {
console.log("B");
}, 0);
while (true) {}
// 请问最后的输出结果是什么？
如果你的答案是 A，恭喜你现在对 js 运行机制已经有个粗浅的认识了！题目中的 setTimeout()就是个异步任务。在所有同步任务执行完之前，任何的异步任务是不会执行的，关于这点下文还会详细说明。
四、理解 Event Loop
异步执行的运行机制如下：
- 所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
- 主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。
- 一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
- 主线程不断重复上面的第三步。
主线程从"任务队列"中读取事件，这个过程是循环不断的，所以整个的这种运行机制又称为 Event Loop（事件循环）。只要主线程空了，就会去读取"任务队列"，这就是 JavaScript 的运行机制。这个过程会循环反复。以下这张图可以很好说明这点。
五、哪些语句会放入异步任务队列及放入时机
一般来说，有以下四种会放入异步任务队列：
- setTimeout 和 setlnterval
- DOM 事件
- ES6 中的 Promise
- Ajax 异步请求
javascript 代码运行分两个阶段：
1、预解析---把所有的函数定义提前，所有的变量声明提前，变量的赋值不提前
2、执行---从上到下执行（按照 js 运行机制）
至于放入异步任务队列的时机，我们通过 setTimeout 的例子和 Ajax 例子来详细说明：
例题1;
for (var i = 0; i < 5; i++) {
setTimeout(function () {
console.log(i);
}, 1000);
}
// 请问最后的输出结果是什么？
for 循环一次碰到一个 setTimeout()，并不是马上把 setTimeout()拿到异步队列中，而要等到一秒后，才将其放到任务队列里面，一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕（即 for 循环结束，此时 i 已经为 5），系统就会读取已经存放"任务队列"的 setTimeout()（有五个），于是答案是输出 5 个 5。
上面也提到，在到达指定时间时，定时器就会将相应回调函数插入“任务队列”尾部。这就是“定时器（timer）”功能。
关于定时器的重要补充：
定时器包括 setTimeout 与 setInterval 两个方法。它们的第二个参数是指定其回调函数推迟/每隔多少毫秒数后执行。
对于第二个参数有以下需要注意的地方：
当第二个参数缺省时，默认为 0；
当指定的值小于 4 毫秒，则增加到 4ms(4ms 是 HTML5 标准指定的，对于 2010 年及之前的浏览器则是 10ms); 也就是说至少需要 4 毫秒，该 setTimeout()拿到任务队列中。
// 例题2
$.ajax({
url：“ xxxxx ",
success: function(result) {
console.log("a")
}
})
setTimeout(function() {
console.log("b")
}, 100)
setTimeout(function() {
console.log("c")
})
console.log("d");
ajax 加载完成时才会放入异步队列，至于这段时间不确定，所有有两种情况：① 大于 100ms, 最后的结果是 d c b a ; ② 小于 100ms, 最后的结果便是 d c a b。
六、微任务(Microtask)与宏任务(Macrotask)
我们上面提到异步任务分为宏任务和微任务，宏任务队列可以有多个，微任务队列只有一个。
- '宏任务包括：script(全局任务), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering。'
- '微任务包括: new Promise().then(回调), process.nextTick, Object.observe(已废弃), MutationObserver(html5 新特性)'
当执行栈中的所有同步任务执行完毕时，是先执行宏任务还是微任务呢？
- '由于执行代码入口都是全局任务 script，而全局任务属于宏任务，所以当栈为空，同步任务任务执行完毕时，会先执行微任务队列里的任务。'
- '微任务队列里的任务全部执行完毕后，会读取宏任务队列中拍最前的任务。'
- '执行宏任务的过程中，遇到微任务，依次加入微任务队列。'
- '栈空后，再次读取微任务队列里的任务，依次类推。'
一句话概括上面的流程图：当某个宏任务队列的中的任务全部执行完以后, 会查看是否有微任务队列。如果有，先执行微任务队列中的所有任务，如果没有，就查看是否有其他宏任务队列。
接下来我们看两道例子来介绍上面流程：
Promise.resolve().then(() => {
console.log("Promise1");
setTimeout(() => {
console.log("setTimeout2");
}, 0);
});
setTimeout(() => {
console.log("setTimeout1");
Promise.resolve().then(() => {
console.log("Promise2");
});
}, 0);
最后输出结果是 Promise1，setTimeout1，Promise2，setTimeout2
- '一开始执行栈的同步任务执行完毕，会去查看是否有微任务队列，上题中存在(有且只有一个)，然后执行微任务队列中的所有任务输出 Promise1，同时会生成一个宏任务 setTimeout2'
- '然后去查看宏任务队列，宏任务 setTimeout1 在 setTimeout2 之前，先执行宏任务 setTimeout1，输出 setTimeout1'
- '在执行宏任务 setTimeout1 时会生成微任务 Promise2 ，放入微任务队列中，接着先去清空微任务队列中的所有任务，输出 Promise2'
- '清空完微任务队列中的所有任务后，就又会去宏任务队列取一个，这回执行的是 setTimeout2'
console.log('----------------- '
start-- -- -- -- -- -- -- -- - ');'
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout');
}, 0) new Promise((resolve, reject) => {
for (var i = 0; i < 5; i++) {
console.log(i);
}
resolve(); // 修改promise实例对象的状态为成功的状态
}).then(() => {
console.log('promise实例成功回调执行');
}) console.log('----------------- '
end-- -- -- -- -- -- -- -- - ');'
七、题外话
如果要输出 0~4，上面例题应该如何修改？
- 将 var 变为 let
for (let i = 0; i < 5; i++) {
setTimeout(function () {
console.log(i);
}, 1000);
}
- 加个立即执行函数
for (var i = 0; i < 5; i++) {
(function (i) {
setTimeout(function () {
console.log(i);
}, 1000);
})(i);
}
- 也可以通过这样加闭包
for (var i = 1; i < 5; i++) {
var a = function () {
var j = i;
setTimeout(function () {
console.log(j);
}, 1000);
};
a();
}