理解JavaScript 执行机制及异步回调-CFANZ编程社区

本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，要求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Javascript 是一行一行执行的？还用你说？稍安勿躁，正因为 Javascript 是一行一行执行的，所以我们以为 Javascript 都是这样的：

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

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

然而实际上Javascript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 Javascript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，真实的结果确实这样：

// 马上执行for循环啦

// 代码执行结束

// 执行then函数啦

// 定时器开始啦

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：

1. 同步任务；

2. 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：

理解JavaScript 执行机制及异步回调_前端开发

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。

我们不禁要问了，那怎么知道主线程执行栈为空啊？JavaScript 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：

1. ajax进入Event Table，注册回调函数success；

2. 执行console.log(‘代码执行结束’)；

3. ajax事件完成，回调函数success进入Event Queue；

4. 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 JavaScript 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3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：

1. task()进入Event Table并注册，计时开始；

2. 执行sleep函数，很慢，非常慢，计时仍在继续；

3. 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；

4. 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。

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

// 代码2
console.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。

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)

传统的定时器我们已经研究过了，接着我们探究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：

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

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

事件循环的顺序，决定 JavaScript 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');

1. 这段代码作为宏任务，进入主线程；

2. 先遇到setTimeout，那么将其回调函数注册后分发到宏任务Event Queue；

3. 接下来遇到了Promise，new Promise立即执行，then函数分发到微任务Event Queue；

4. 遇到console.log()，立即执行；

5. 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；

6. 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EventQueue中setTimeout对应的回调函数，立即执行；

7. 结束；

事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：

理解JavaScript 执行机制及异步回调_回调函数_02

我们来分析一段较复杂的代码，看看你是否真的掌握了JavaScript 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')
    })
})