这次彻底了解JavaScript执行机制

这篇文章的目的是为了让你彻底理解 JavaScript 的执行,如果你到本文最后还没有理解,你可以揍我一顿。

无论你是 JavaScript 新手还是老手,无论你是在面试工作,还是只是做常规的开发工作,通常会发现给定几行代码,你需要知道要输出什么以及以什么顺序输出 . 由于 JavaScript 是一种单线程语言,我们可以得出以下结论:

let a = '1';

console.log(a);

let b = '2';

console.log(b);

然而,JavaScript 实际上是这样的:

setTimeout(function(){

console.log('start')

});

new Promise(function(resolve){

console.log('start for');

for(var i = 0; i < 10000; i++){

i == 99 && resolve();

}

}).then(function(){

console.log('start then')

});

console.log('end');

// Following the idea that JS executes in the order in which the statements appear, I confidently write down the output:

// start

// start for

// start then

// end

在 Chrome 上查看它是完全错误的

一、关于 JavaScript

JavaScript 是一种单线程语言。Web-worker 是在最新的 HTML5 中提出的,但 JavaScript 是单线程的核心保持不变。所以所有 JavaScript 版本的“多线程”都是用单线程模拟的,所有的 JavaScript 多线程都是纸老虎!

二、JavaScript 事件循环

由于 JavaScript 是单线程的,它就像一个只有一个窗口的银行。客户需要一一排队办理业务。

同样,JavaScript 任务也需要一个一个地执行。如果一项任务花费的时间太长,则下一项也必须等待。

那么问题来了,如果我们想浏览新闻,但新闻中包含加载缓慢的超高清图像,我们的网页是否应该一直卡住直到图像完全显示?所以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一个网站时,页面的渲染过程是很多同步任务,比如渲染页面骨架和页面元素。

需要大量时间的任务,比如加载图片和音乐,都是异步任务。这部分有严格的文字定义,但本文的目的是以最小的学习成本彻底理解实现机制,所以我们用一张图来说明:

文字要表达的内容:

同步和异步任务去不同的执行“地方”,同步任务去主线程,异步任务去事件表和注册函数。

当指定的事件完成时,事件表将此函数移至事件队列。

如果执行后主线程中的任务为空,事件队列会读取相应的函数,进入主线程执行。

这个过程一遍又一遍地重复,称为事件循环。

我们怎么知道主线程栈是空的?JavaScript 引擎有一个监控进程,不断检查主线程堆栈是否为空,如果是,则检查 Event Queue 以查看是否有任何函数等待调用。

说了这么多,不如直接写一段代码:

let data = [];

$.ajax({

url:www.javascript.com,

data:data,

success:() => {

console.log('success!');

}

})

console.log('end');

这是一个简单的ajax请求代码:

ajax 去事件表并注册回调函数成功。执行 console.log(‘success’)。ajax Event 完成,回调函数success 进入Event Queue。主线程从事件队列中读取成功并执行。相信通过上面的文字和代码,你对JS的执行顺序有了初步的了解。接下来,我们来看看进阶话题:setTimeout。

三、爱恨交加超时

著名的 setTimeout 无需进一步解释。setTimeout 的第一印象是异步执行可以延迟,我们经常这样实现:

setTimeout(() => {

console.log(‘Delay 3 seconds’);

},3000)

当 setTimeout 用得越来越多时,问题也出现了。有时函数会在 3 秒的书面延迟后 5 或 6 秒内执行。怎么了?

让我们从一个例子开始:

setTimeout(() => {

task();

},3000)

console.log('console');

按照我们之前的结论,setTimeout是异步的,应该先执行console.log。

//console

//task()

去看看吧!这是正确的!然后我们修改之前的代码:

复制setTimeout(() => {

task()

},3000)

sleep(10000000)

控制台上的 task() 在 Chrome 中执行需要超过 3 秒的时间。

此时,我们需要重新思考setTimeout的定义。

先说上面的代码是如何执行的:

task() 进入事件表并注册,定时器启动。执行sleep,非常慢,非常慢,计时继续。task()进入Event Queue,但是,sleep太慢无法执行。sleep终于结束了,task()终于从Event Queue执行到主线程。上述过程完成后,我们知道setTimeout是一个在指定时间后将任务添加到Event Queue(本例中为task())的函数。

而且,由于是单线程任务,需要一个一个执行,如果上一个任务耗时过长,我们只能等待。导致实际延迟超过 3 秒。

SetTimeout(fn,0) 是我们经常遇到的另一个代码。可以立即完成吗?

SetTimeout (fn,0) 指定任务将在主线程上最早可用的空闲时间执行。这意味着一旦堆栈中的所有同步任务完成并且堆栈为空,主线程将立即执行。例如:

//code1

console.log('one');

setTimeout(() => {

console.log('two')

},0);

// result

// one

// two

//code2

console.log('one');

setTimeout(() => {

console.log('two')

},3000);

// result

// one

// ... 3s later

// two

关于 setTimeout 要补充的一点是,即使主线程是空的,0 毫秒实际上也是无法到达的。根据 HTML 标准,最小值为 4 毫秒。有兴趣的同学可以自行了解。

四、恨与爱setInterval

说了 setTimeout,你不能错过它的孪生兄弟 setInterval。它们是相似的,只是后者是循环执行。对于执行顺序,setInterval 将按指定的时间间隔将注册的函数放入事件队列中。如果上一个任务耗时过长,也需要等待。

唯一需要注意的是,对于 setInterval(fn,ms),我们已经知道不是每 ms 秒执行一次 fn,而是每 ms 秒进入 Event Queue。一旦 setInterval 的回调 fn 花费的时间超过了延迟 ms,时间间隔就完全不可见了。请读者细细品味这句话。

五、Promise 和 process.nextTick(callback)

我们已经看过传统的计时器,然后,我们将探讨 Promise 与 process.Nexttick(回调)的性能。

Promise 的定义和功能这里就不介绍了,process.nexttick(回调)类似于node.js 版本的“setTimeout”,在事件循环的下一次迭代中调用回调函数。

我们开始谈正事吧。除了广义的同步和异步任务,我们对任务有更详细的定义:

宏任务:包括整个代码脚本、setTimeout 和 setInterval微任务:Promise、process.nexttick不同类型的任务会进入对应的Event Queue。例如,setTimeout 和 setInterval 将进入同一个事件队列。

事件循环的顺序决定了 JS 代码的执行顺序。输入整体代码(宏任务)后,第一个循环开始。然后,执行所有微任务。然后再从宏任务开始,找一个任务队列完成,然后,执行所有的微任务。如果听起来有点绕,我们用本文开头的代码来说明:

setTimeout(function() {

console.log('setTimeout');

})

new Promise(function(resolve) {

console.log('promise');

}).then(function() {

console.log('then');

})

console.log('console');

此代码作为宏任务进入主线程。当遇到 setTimeout 时,将其回调函数注册并分发到宏任务 Event Queue。(注册过程同上,下面不再赘述)。然后,遇到一个 Promise,立即执行 New Promise,然后将 then 函数分派到微任务事件队列中。如果遇到console.log(),立即执行。好的,整个脚本作为第一个宏任务执行。什么是微任务?我们发现 then 是在 microtask Event Queue 中执行的。好了,第一轮的 Event loop 已经结束了,让我们开始第二轮,当然是从宏任务 Event Queue 开始。我们在宏任务Event Queue中找到setTimeout对应的回调函数,立即执行。结束。事件循环、宏任务和微任务的关系如下图所示:

让我们看一些更复杂的代码,看看你是否真的了解 JS 的工作原理:

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:

整个脚本作为第一个宏任务进入主线程,遇到console.log,打印1。

当遇到 setTimeout 时,它的回调函数被调度到宏任务事件队列。我们称之为 setTimeout1。当遇到 process.nexttick() 时,将其回调函数调度到微任务事件队列中。我们称它为 process1。如果遇到 Promise,直接执行新的 Promise,打印 7,然后,分发到微任务 Event Queue,让我们称之为then1。再次遇到setTimeout,它的回调函数被分发到宏任务Event Queue中,我们称之为setTimeout2。

上表展示了第一轮Event loop的宏任务结束时各个Event Queue的情况。这时候已经输出了1和7。我们找到了两个微任务 process1 和 then1。执行process1,输出6。执行 then1 print 8。好了,第一轮事件循环正式结束,本轮结果输出1,7,6,8。所以第二个时间循环从 setTimeout1 宏任务开始:

首先,print2。接下来是process.nexttick(),它也被分派到微任务事件队列中,称为process2。新的 Promise 立即执行输出 4,然后也被分发到微任务事件队列中,记为 then2。

第二轮事件循环宏任务完成,我们发现 process2 和 then2 微任务可以执行。3的输出。5的输出。第二个事件循环结束,第二轮输出2,4,3,5。第三个事件循环开始,此时只剩下setTimeout2,执行。所以它只print 9。将 process.nexttick() 分发到微任务事件队列。记得process 3。只需执行 new Promise,print 11。then 分配 microtask Event Queue,记为 then3。

第三轮事件循环宏任务执行完成,执行两个微任务process3和then3。10 的输出。12的输出。第三轮事件循环结束。第三轮输出9,11,10,12。整个代码,一共经过了3次事件循环,完整的输出为1,7,6,8,2,4,3,5,9,11,10,12。

六、写在最后

1、异步 JavaScript

我们从一开始就说过 JavaScript 是单线程语言,无论什么新的框架和语法实现被称为异步,实际上都是以同步的方式模拟的,所以牢牢掌握单线程很重要。

2、事件循环

事件循环是实现异步 JavaScript 的一种方法,也是 JavaScript 的执行机制。

3、JavaScript的执行和运行

在 Node.js、浏览器、Ringo 等不同的环境中执行和运行 JavaScript 是有很大区别的。虽然运行多指 JavaScript 解析引擎,但它是统一的。

4、立即设置

还有许多其他类型的微任务和宏任务,例如 setImmediate,它们不进行中介。

5、在一天结束时

JavaScript 是一种单线程语言。事件循环是 JavaScript 的执行机制。

牢牢把握两个基本点,以认真学习JavaScript为中心,早日实现成为前端高手的伟大梦想!

来源: WEB前端开发社区

原文地址:https://www.toutiao.com/article/7090380395237212711/

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