JS的运行机制

一、为什么JavaScript是单线程？

(1) JS为什么是单线程的?

JS最初被设计用在浏览器中,那么想象一下,如果浏览器中的JS是多线程的。

场景描述:那么现在有2个进程,process1process2,由于是多进程的JS,所以他们对同一个dom,同时进行操作process1 删除了该dom,而process2 编辑了该dom,同时下达2个矛盾的命令,浏览器究竟该如何执行呢?

这样想,JS为什么被设计成单线程应该就容易理解了吧。

(2) JS为什么需要异步?

场景描述:如果JS中不存在异步,只能自上而下执行,如果上一行解析时间很长,那么下面的代码就会被阻塞。对于用户而言,阻塞就意味着"卡死",这样就导致了很差的用户体验

所以,JS中存在异步执行。

(3) JS单线程又是如何实现异步的呢?

既然JS是单线程的,只能在一条线程上执行,又是如何实现的异步呢?

是通过的事件循环(event loop),理解了event loop机制,就理解了JS的执行机制

二、任务队列

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。

如果排队是因为计算量大，CPU忙不过来，倒也算了，但是很多时候CPU是闲着的，因为IO设备（输入输出设备）很慢（比如Ajax操作从网络读取数据），不得不等着结果出来，再往下执行。

JavaScript语言的设计者意识到，这时主线程完全可以不管IO设备，挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果，再回过头，把挂起的任务继续执行下去。

于是，所有任务可以分成两种，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。

具体来说，异步执行的运行机制如下。（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。）

（1）所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。

（2）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。

（3）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。

（4）主线程不断重复上面的第三步。

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。这个过程会不断重复。

三、事件和回调函数

"任务队列"是一个事件的队列（也可以理解成消息的队列），IO设备完成一项任务，就在"任务队列"中添加一个事件，表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列"，就是读取里面有哪些事件。

"任务队列"中的事件，除了IO设备的事件以外，还包括一些用户产生的事件（比如鼠标点击、页面滚动等等）。只要指定过回调函数，这些事件发生时就会进入"任务队列"，等待主线程读取。

所谓"回调函数"（callback），就是那些会被主线程挂起来的代码。异步任务必须指定回调函数，当主线程开始执行异步任务，就是执行对应的回调函数。

"任务队列"是一个先进先出的数据结构，排在前面的事件，优先被主线程读取。主线程的读取过程基本上是自动的，只要执行栈一清空，"任务队列"上第一位的事件就自动进入主线程。但是，由于存在后文提到的"定时器"功能，主线程首先要检查一下执行时间，某些事件只有到了规定的时间，才能返回主线程。

四、Event Loop

运行结果是: 1 3 2

也就是说,setTimeout里的函数并没有立即执行,而是延迟了一段时间,满足一定条件后,才去执行的,这类代码,我们叫异步代码。

所以,这里我们首先知道了JS里的一种分类方式,就是将任务分为: 同步任务和异步任务

按照这种分类方式:JS的执行机制是

首先判断JS是同步还是异步,同步就进入主进程,异步就进入event table

异步任务在event table中注册函数,当满足触发条件后,被推入event queue

同步任务进入主线程后一直执行,直到主线程空闲时,才会去event queue中查看是否有可执行的异步任务,如果有就推入主进程中

异步任务的执行顺序,不是前后顺序,而是另有规定? 事实上,按照异步和同步的划分方式,并不准确。

而准确的划分方式是:

macro-task(宏任务)：包括整体代码script，setTimeout，setInterval

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

按照这种分类方式:JS的执行机制是

执行一个宏任务,过程中如果遇到微任务,就将其放到微任务的【事件队列】里

当前宏任务执行完成后,会查看微任务的【事件队列】,并将里面全部的微任务依次执行完

重复以上2步骤,结合event loop(1) event loop(2) ,就是更为准确的JS执行机制了。

五、定时器

特殊的定时器了，定时器主要由setTimeout()和setInterval()两个函数来完成，它们的内部运行机制完全一样，不同的只是，前者一次性执行，而后者反复执行。定时器，属于任务队列中的异步任务，所以才会出现上面的问题，

setTimeout(function(){console.log('执行了') },3000)

3秒后,setTimeout里的函数被会推入event queue,而event queue(事件队列)里的任务,只有在主线程空闲时才会执行。

所以只有满足 (1)3秒后 (2)主线程空闲,同时满足时,才会3秒后执行该函数

如果主线程执行内容很多,执行时间超过3秒,比如执行了10秒,那么这个函数只能10秒后执行

作者：木子川页心
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