javascript异步执行实现方式（前端什么是单线程）

javascript是按照语句出现的顺序执行的。

js是一行一行执行的：

let a = '1'; console.log(a); let b = '2'; console.log(b);

然而实际上js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js是按照语句出现的顺序执行这个理念，应该是这样才对：

//"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"

为什么会这样呢？

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。

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：

• 同步任务
• 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：

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(事件循环)。

我们不禁要问了，那怎么知道主线程执行栈为空啊？js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。

举个例子：

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：

• ajax是异步，进入Event Table，注册回调函数success。
• 执行console.log('代码执行结束')。
• ajax事件完成，回调函数success进入Event Queue。
• 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js的执行顺序有了初步了解。

3.setTimeout

第一印象就是异步可以延时执行，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，但把这段代码在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，说好的延时三秒，为啥现在需要这么长时间啊？

这时候需要重新理解setTimeout的定义。先说上述代码是怎么执行的：

• 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也太慢了吧，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。

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。

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。举例说明：

//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 //执行啦复制代码

代码2的输出结果是：

//先执行这里 // ... 3s later // 执行啦复制代码

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.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，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。因此往往需要对对定时器清空 timer = null ，避免叠加的出现。

5.Promise与process.nextTick(callback)

接下来探究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：http://es6.ruanyifeng.com/#docs/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。

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：

• macro-task(宏任务)：包括整体代码script，setTimeout，setInterval
• micro-task(微任务)：Promise，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。听起来有点绕，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');

• 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。(注册过程与上同，下文不再描述)
• 接下来遇到了Promise，new Promise立即执行，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。
• 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Event Queue中setTimeout对应的回调函数，立即执行。
• 结束。

事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：

来分析一段较复杂的代码，看看是否真的掌握了js的执行机制：

第一轮事件循环流程分析如下：

整体script作为第一个宏任务进入主线程，遇到console.log，输出1。

遇到setTimeout，其回调函数被分发到宏任务Event Queue中。我们暂且记为setTimeout1。

遇到process.nextTick()，其回调函数被分发到微任务Event Queue中。我们记为process1。

遇到Promise，new Promise直接执行，输出7。then被分发到微任务Event Queue中。我们记为then1。

又遇到了setTimeout，其回调函数被分发到宏任务Event Queue中，我们记为setTimeout2。

宏任务Event Queue，微任务Event Queue ， setTimeout1， process1， setTimeout2， then1 ， 第一轮事件循环宏任务结束时各Event Queue的情况，此时已经输出了1和7。

我们发现了process1和then1两个微任务。

执行process1,输出6。

执行then1，输出8。

好了，第一轮事件循环正式结束，这一轮的结果是输出1，7，6，8。

---

那么第二轮时间循环从setTimeout1宏任务开始：

首先输出2。接下来遇到了process.nextTick()，同样将其分发到微任务Event Queue中，记为process2。new Promise立即执行输出4，then也分发到微任务Event Queue中，记为then2。

宏任务Event Queue ，微任务Event Queue ， setTimeout2 ，process2 ， then2， 第二轮事件循环宏任务结束，我们发现有process2和then2两个微任务可以执行。

输出3。

输出5。

第二轮事件循环结束，第二轮输出2，4，3，5。

---

第三轮事件循环开始，此时只剩setTimeout2了，执行。

直接输出9。

将process.nextTick()分发到微任务Event Queue中。记为process3。

直接执行new Promise，输出11。

将then分发到微任务Event Queue中，记为then3。

宏任务Event Queue ，微任务Event Queue ， process3 ， then3 ， 第三轮事件循环宏任务执行结束，执行两个微任务process3和then3。

输出10。

输出12。

第三轮事件循环结束，第三轮输出9，11，10，12。

整段代码，共进行了三次事件循环，完整的输出为1，7，6，8，2，4，3，5，9，11，10，12。

(注意，node环境下的事件监听依赖libuv与前端环境不完全相同，输出顺序可能会有误差)

6.写在最后

(1)js的异步

我们从最开头就说javascript是一门单线程语言，不管是什么新框架新语法糖实现的所谓异步，其实都是用同步的方法去模拟的，牢牢把握住单线程这点非常重要。

(2)事件循环Event Loop

事件循环是js实现异步的一种方法，也是js的执行机制。

(3)javascript的执行和运行

执行和运行有很大的区别，javascript在不同的环境下，比如node，浏览器，Ringo等等，执行方式是不同的。而运行大多指javascript解析引擎，是统一的。

(4)setImmediate

微任务和宏任务还有很多种类，比如setImmediate等，执行都是有共同点的，有兴趣的同学可以自行了解。

(5)最后

• javascript是一门单线程语言
• Event Loop是javascript的执行机制

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