一道面试题引起对javascript事件循环机制（Event Loop）的 思考（这里讨论针对浏览器）

😄😄废话很少说，先上题：

//请写出输出内容
async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    console.log('async1 end');
}
async function async2() {
    console.log('async2');
}

console.log('script start');

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
}, 0)

async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
});
console.log('script end');

/*
输出结果：

script start
async1 start
async2
promise1
script end
async1 end
promise2
setTimeout
*/

这道题主要考察的是事件循环中函数执行顺序的问题，其中包括`async/await`，`setTimeout`，`Promise`函数。下面来讲一下本题中涉及到的知识点。

任务队列

首先咱们须要明白如下几件事情：

* JS分为同步任务和异步任务
* 同步任务都在主线程上执行，造成一个执行栈
* 主线程以外，事件触发线程管理着一个任务队列，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。
* 一旦执行栈中的全部同步任务执行完毕（此时JS引擎空闲），系统就会读取任务队列，将可运行的异步任务添加到可执行栈中，开始执行。

根据规范，事件循环是经过[任务队列](https://www.w3.org/TR/html5/webappapis.html#task-queues)的机制来进行协调的。

一个 Event Loop 中，能够有一个或者多个任务队列(task queue)，一个任务队列即是一系列有序任务(task)的集合；每一个任务都有一个任务源(task source)，源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列，从不一样源来的则被添加到不一样队列。

setTimeout/Promise 等API即是任务源，而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。

宏任务

(macro)task（又称之为宏任务），能够理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）。

浏览器为了可以使得JS内部(macro)task与DOM任务可以有序的执行，会在一个(macro)task执行结束后，在下一个(macro)task 执行开始前，对页面进行从新渲染，流程以下：

(macro)task->渲染->(macro)task->...

(macro)task主要包含：script(总体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互事件、postMessage、MessageChannel、setImmediate(Node.js 环境)

微任务

microtask（又称为微任务），能够理解是在当前 task 执行结束后当即执行的任务。也就是说，在当前task任务后，下一个task以前，在渲染以前。

因此它的响应速度相比setTimeout（setTimeout是task）会更快，由于无需等渲染。也就是说，在某一个macrotask执行完后，就会将在它执行期间产生的全部microtask都执行完毕（在渲染前）。

microtask主要包含：Promise.then、MutaionObserver、process.nextTick(Node.js 环境)

运行机制

在事件循环中，每进行一次循环操做称为 tick，每一次 tick 的任务[处理模型](https://www.w3.org/TR/html5/webappapis.html#event-loops-processing-model)是比较复杂的，但关键步骤以下：

* 执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）
* 执行过程当中若是遇到微任务，就将它添加到微任务的任务队列中
* 宏任务执行完毕后，当即执行当前微任务队列中的全部微任务（依次执行）
* 当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，而后GUI线程接管渲染
* 渲染完毕后，JS线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）

流程图以下：

Promise和async中的当即执行

咱们知道Promise中的异步体如今`then`和`catch`中，因此写在Promise中的代码是被当作同步任务当即执行的。而在async/await中，在出现await出现以前，其中的代码也是当即执行的。那么出现了await时候发生了什么呢？

await作了什么

从字面意思上看await就是等待，await 等待的是一个表达式，这个表达式的返回值能够是一个promise对象也能够是其余值。

不少人觉得await会一直等待以后的表达式执行完以后才会继续执行后面的代码，实际上await是一个让出线程的标志。await后面的表达式会先执行一遍，将await后面的代码加入到microtask中，而后就会跳出整个async函数来执行后面的代码。（其中对于红色部分文字我是存疑的）

能够看到issue中有人提到，因为由于async await 自己就是promise+generator的语法糖。因此await后面的代码是microtask。因此对于本题中的

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    console.log('async1 end');
}

等价于

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    Promise.resolve(async2()).then(() => {
                console.log('async1 end');
        })
}

接着往下看到issue中，又有人指出这里的`console.log('async1 end')`是属于macrotask中的script队列中的，由于script队列在setTimout队列前面，因此会比setTimout先输出。也能够理解为是同步代码，因此先输出。

因此这里有两种说法，我表示是有疑问的......🤔️🤔️

结合这篇文章 https://juejin.im/post/5c148ec8e51d4576e83fd836 中的例子🌰，说说async/await的运行机制。

• async定义的是一个Promise函数和普通函数同样只要不调用就不会进入事件队列。
• async内部若是没有主动return Promise，那么async会把函数的返回值用Promise包装。
• await关键字必须出如今async函数中，await后面不是必需要跟一个异步操做，也能够是一个普通表达式。
• 遇到await关键字，await右边的语句会被当即执行而后await下面的代码进入等待状态，等待await获得结果。当await的后面不是promise对象，那么await会阻塞其后面的代码，先执行async外部的同步代码，同步代码执行完再回到async内部，把这个非promise的东西，做为 await表达式的结果。当await后面若是是 promise 对象，await 也会暂停async后面的代码，先执行async外面的同步代码，等着 Promise 对象 fulfilled，而后把 resolve 的参数做为 await 表达式的运算结果。

根据个人观察，这里我大胆的作个结论：

一、当await后面为非promise时，那么当外部同步代码执行完后，若是外部Promise执行中resolve的调用带参数，那么此时await下面的代码先于外部Promise回调入队的微任务执行。

若外部Promise执行时resolve调用不带参数，那么外部Promise回调入队的微任务先于await后面的代码执行。

你确定会问：Why？

* 根据 [Promises/A+规范](http://www.ituring.com.cn/article/66566)：

 `Promise.resolve` 方法容许调用时不带参数，直接返回一个`resolved` 状态的 `Promise` 对象。当即 `resolved` 的 `Promise` 对象，是在本轮“事件循环”（event loop）的结束时，而不是在下一轮“事件循环”的开始时。

对于Promise.resolve: 若是参数是个非 thenable 对象或者不是一个对象，也是返回一个 `resolved` 状态的 Promise。

因此，例如：

new Promise(resolve => {
    resolve(1);
    
    Promise.resolve().then(() => {
        // t2
        console.log(2)
    });
    console.log(4)
}).then(t => {
    // t1
    console.log(t)
});
console.log(3);

这段代码，结果为4321。

二、当await后面为promise时，那么Promise的回调入队的微任务将先于await下面的代码执行。

回到本题

以上就本道题涉及到的全部相关知识点了，下面咱们再回到这道题来一步一步看看怎么回事儿。

1. 首先，事件循环从宏任务(macrotask)队列开始，这个时候，宏任务队列中，只有一个script(总体代码)任务；当遇到任务源(task source)时，则会先分发任务到对应的任务队列中去。

2. 而后咱们看到首先定义了两个async函数，接着往下看，而后遇到了 `console` 语句，直接输出 `script start`。输出以后，script 任务继续往下执行，遇到 `setTimeout`，其做为一个宏任务源，则会先将其任务分发到对应的队列中。

3. script 任务继续往下执行，执行了async1()函数，前面讲过async函数中在await以前的代码是当即执行的，因此会当即输出`async1 start`。
遇到了await时，会将await后面的表达式执行一遍，因此就紧接着输出`async2`，而后将await后面的代码也就是`console.log('async1 end')`加入到microtask中的Promise队列中，接着跳出async1函数来执行后面的代码。

4. script任务继续往下执行，遇到Promise实例。因为Promise中的函数是当即执行的，然后续的 `.then` 则会被分发到 microtask 的 `Promise` 队列中去。因此会先输出 `promise1`，而后执行 `resolve`，将 `promise2` 分配到对应队列。

5. script任务继续往下执行，最后只有一句输出了 `script end`，至此，全局任务就执行完毕了。
根据上述，每次执行完一个宏任务以后，会去检查是否存在 Microtasks；若是有，则执行 Microtasks 直至清空 Microtask Queue。
于是在script任务执行完毕以后，开始查找清空微任务队列。此时，微任务中， `Promise` 队列有的两个任务`async1 end`和`promise2`，所以按前后顺序输出 `async1 end，promise2`。当全部的 Microtasks 执行完毕以后，表示第一轮的循环就结束了。

6. 第二轮循环依旧从宏任务队列开始。此时宏任务中只有一个 `setTimeout`，取出直接输出便可，至此整个流程结束。

 

下面我会改变一下代码来加深印象。

变式一

在第一个变式中将async2中的函数也变成了Promise函数，代码以下：

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    console.log('async1 end');
}
async function async2() {
    //async2作出以下更改：
    new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
    });
}
console.log('script start');

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout');
}, 0)
async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise3');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise4');
});

console.log('script end');

输出结果：

/*
script start
async1 start
promise1
promise3
script end
promise2
async1 end
promis4
setTimeout
*/

在第一次macrotask执行完以后，也就是输出`script end`以后，会去清理全部microtask。因此会相继输出`promise2`, ` async1 end`，`promise4`。

变式二

在第二个变式中，将async1中await后面的代码和async2的代码都改成异步的，代码以下：

async function async1() {
    console.log('async1 start');
    await async2();
    //更改以下：
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout1')
    },0)
}
async function async2() {
    //更改以下：
    setTimeout(function() {
        console.log('setTimeout2')
    },0)
}
console.log('script start');

setTimeout(function() {
    console.log('setTimeout3');
}, 0)
async1();

new Promise(function(resolve) {
    console.log('promise1');
    resolve();
}).then(function() {
    console.log('promise2');
});
console.log('script end');

输出结果：

/*
script start
async1 start
promise1
script end
promise2
setTimeout3
setTimeout2
setTimeout1
*/

在输出为`promise2`以后，接下来会按照加入setTimeout队列的顺序来依次输出，经过代码咱们能够看到加入顺序为`3 2 1`，因此会按3，2，1的顺序来输出。

变式三

代码以下：

async function a1 () {
    console.log('a1 start')
    await a2()
    console.log('a1 end')
}
async function a2 () {
    console.log('a2')
}

console.log('script start')

setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout')
}, 0)

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('promise1')
})

a1()

let promise2 = new Promise((resolve) => {
    resolve('promise2.then')
    console.log('promise2')
})

promise2.then((res) => {
    console.log(res)
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('promise3')
    })
})
console.log('script end')

输出结果：

/*
script start
a1 start
a2
promise2
script end
promise1
a1 end
promise2.then
promise3
setTimeout
*/

 

原文地址：https://github.com/Advanced-Frontend/Daily-Interview-Question/issues/7