JavaScript运行机制

前言

本文要讲的是，浏览器读一个script代码的流程是什么，遇到异步代码会如何处理，宏观任务和微观任务如何处理。

开始前先来看几个概念。

栈（后进先出）

首先要说一个栈模型，函数的调用造成了栈帧。

function f1() {     
    f2();
}
function f2() {}
f1();
复制代码

例如这段代码，调用 f1 时，建立第一帧；f1 调用 f2 时，建立第二帧。第二帧压在第一帧之上，当 f2 运行完成，此时最上层第二帧弹出栈，当 f1 运行完成，此时最上层第一帧也弹出栈，栈就空了。也就是常说的后进先出。

这个栈也就是常说的 执行栈，执行的是任务队列里的任务。

队列（先进先出）

而后说一下队列。队列中放着任务，也就是函数。

若是有新的任务（例如用户触发了点击事件），会加入队列，排在后面。

队列里的任务会放在执行栈中执行。

队列有两种：宏观队列和微观队列。
分别放着两种任务：宏观任务和微观任务。

宏观任务(MacroTask, 或者叫Task)

宿主发起的任务

如 包含代码的script, setTimeout, setInterval, setImmediate, requestAnimationFrame, I/O, UI rendering

微观任务(MicroTask)

JavaScript引擎发起的任务为微观任务

如 process.nextTick, Promises, Object.observe, MutationObserver

浏览器中的事件循环（Event Loop）

主线程从"任务队列"中读取事件，这个过程是循环不断的，因此整个的这种运行机制又称为Event Loop（事件循环）。

执行栈（stack）执行过程当中若是遇到异步代码，会移除本次执行，等处理完成后加入对应的任务列表。例如setTime延迟结束后会加入宏观队列，promise执行完成后会加入微观队列。至因而在event loop开始前判断是否加入队列，仍是另外开了一个线程去执行完成后加入主线程队列，这里不作研究。

事件循环，宏任务，微任务的关系如图所示：

script标签的整块代码是执行栈的第一个执行任务。

下面来看一段代码

测试：宏任务微任务执行顺序

setTimeout(() => console.log(1))

console.log(2);

new Promise((resolve, reject) => {
    console.log(3)
    resolve();
}).then(() => console.log(4))

console.log(5)
复制代码

执行过程：

• 执行第一个宏任务（整块代码）
• 遇到setTimeout，跳过（到时后加入宏观任务队列）
• 打印 2
• new promise属于同步代码，打印 3，then属于异步，跳过promise.then(完成后加入微观任务队列)
• 打印 5
• 执行结束
• 有可执行的微任务，开始微任务
• 打印4
• 执行结束
• 没有可执行的微任务，开始宏任务
• 打印1
• 执行结束
• 没有微任务，没有宏任务。

因此执行结果：2 3 5 4 1

测试：setTimeout第二个参数是最小延迟时间

var t = +new Date();

setTimeout(() => {
    console.log('timer 2秒，实际时间为3秒');
}, 2000)

setTimeout(() => {
    console.log('timer 1秒，实际时间为3秒');
}, 1000)

while (+new Date() - t < 3000) {} // 延迟3秒
复制代码

解析：第一秒时候，第二个setTimeout插入宏观任务队列；第二秒时，第一个setTimeout插入宏观任务队列；第三秒

• 第一秒：第二个setTimeout插入宏观任务队列；
• 第二秒：第一个setTimeout插入宏观任务队列；
• 第三秒：代码执行结束；
• 没有可执行微观任务，执行宏观任务 输出 'timer 1秒，实际时间为3秒'，代码执行结束;
• 没有可执行微观任务，执行宏观任务 输出 'timer 2秒，实际时间为3秒'，代码执行结束;

可见setTimeout延迟结束后当即插入宏观任务队列。

因此执行结果为：
timer 1秒，实际时间为3秒
timer 2秒，实际时间为3秒

测试：宏任务在微任务以前完成

setTimeout(() => console.log(1))

fetch('https://deployment.whosmeya.com/api/getok')
    .then(() => console.log(2))

var t = +new Date();
while (+new Date() - t < 2000) {} // 延迟两秒
复制代码

解析：虽然宏观任务setTimeout在微观任务promise以前完成，第一次宏任务（整块代码）执行结束后，监测到有可执行微观任务，因此先执行微观任务。

因此执行结果：2 1

测试：宏任务包含微任务

setTimeout(() => console.log(1))

new Promise(function (resolve, reject) {
    setTimeout(() => resolve())
}).then(() => console.log(2))
复制代码

解析：第一个宏任务（代码块）执行完成后，宏观任务队列会有两个宏观任务，因此第一个setTime先执行。 执行栈的任务执行顺序为：代码块，第一个setTimeout，第二个setTimeout，promise.then。

因此执行结果为：1 2

总结

event loop循环步骤：

1. 宏任务或微任务放入执行栈执行；
2. 若是遇到异步代码移除本次执行（等处理完成后加入对应的任务列表）；
3. 任务执行完成（此时执行栈为空）；
4. 若是有可执行微任务，用微任务启动第一步，结束；
5. 若是有可执行宏任务，用宏任务启动第一步，结束；
6. 重复4 5。

开始循环时，javascript标签里的总体代码是第一个任务。

 

参考

• 这一次，完全弄懂 JavaScript 执行机制
• Event Loop的规范和实现
• JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop
• Concurrency model and the event loop
• whatwg event loops
• whatwg timers